Masožravé rostliny si vyvinuly specializované modifikované listy nazývané pasti, které vábí, zabíjejí a tráví živočišnou kořist, čímž získávají kompetiční výhodu nad nemasožravými rostlinami v prostředí chudém na živiny. Schopnost masožravých rostlin trávit těla kořisti enzymy podobnými těm, jež se nacházejí v tělech živočichů, je ta nejzajímavější.
Hlavním cílem juniorského projektu GA ČR „Regulace enzymatických aktivit v masožravých rostlinách“ bylo rozšířit znalosti o trávicích enzymech v masožravých rostlinách, o způsobu jejich regulace podněty získanými z polapené kořisti, najít význam a důležitost chitinas v rostlinném trávicím systému a také identifikovat zcela nové enzymy. Zabýval se také rolí fytohormonů v indukci enzymatických aktivit. Výsledky tohoto projektu poskytly nový náhled do trávícího systému masožravých rostlin, jejich životní strategie a molekulární evoluce. O projektu a světu masožravých rostlin jsme si povídali s jeho řešitelem doc. Mgr. Andrejem Pavlovičem, Ph.D., z Univerzity Palackého v Olomouci.
Projekt dosáhl skvělých výsledků. Aktuálně je na články z projektu asi 70 citací. Jeden z nich se dlouhou dobu držel mezi Highly Cited Paper na Web of Science. O zfilmování výsledků projevil zájem produkční štáb BBC Earth v rámci připravovaného dokumentu Green Planet pod vedením Davida Attenborougha. Výsledky se objevili na obrazovkách České televize a psala o nich i celosvětová média.
Předmětem zájmu vědců byla masožravka, která kořist chytá pomocí lepkavých žláznatých výčnělků na listech – tentakul. Vědci rostliny vystavili různým vnějším podnětům a zkoumali následné reakce, na jejichž počátku vždy stojí elektrický signál vysílaný tentakulami. Výzkum elektrické signalizace u rostlin mnozí odborníci poměrně dlouho opomíjeli, olomoučtí biofyzici s ním ale mají letité zkušenosti. Potvrdili, že elektrický signál stojí na počátku vjemů rostliny. V projektu popsali celý proces od vyslání elektrického signálu až po výslednou reakci rostliny.
Proč jste zvolil právě toto téma spojené s masožravými rostlinami? V čem je významné/zajímavé?
Mäsožravé rastliny sú nesmierne zaujímavou skupinou rastlín. Už na základnej škole nás učia, že rastliny sú producenti a živočíchy sú konzumenti, ktoré sa nimi živia. Mäsožravé rastliny túto trofickú pyramídu otočili naopak vo svoj prospech a živia sa živočíšnymi organizmami. A navyše to robia veľmi rafinovaným spôsobom. Málo ľudí vie, že mäsožravé rastliny fascinovali aj hádam najznámejšieho prírodovedca všetkých čias: Charlesa Darwina. Ako prvý na svete uskutočnil množstvo experimentálnych pokusov a je autorom vôbec prvej monografie o mäsožravých rastlinách z roku 1875. Mňa táto skupina rastlín fascinovala od malička, keď som mal asi 10 rokov začínal som ako zberateľ a pestovateľ, na univerzite potom záujem prerástol do práce. Je to moja celoživotná vášeň.
Andrej Pavlovič s mäsožravou rastlinou Nepenthes pervillei
Jak probíhala samotná práce na projektu (jak jste zjišťovali informace, v jakých podmínkách jste pracovali, jak velký byl tým, který na projektu pracoval atd….)?
Hlavná časť riešenia projektu prebiehala na Oddělení biofyziky, Centra Regionu Haná (CRH) pro biotechnologický a zemědelský výskum (CRH), Prírodovedeckej fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Využívali sme však aj prístrojovú techniku a spoluprácu s Oddělením biochemie proteinů a proteomiky CRH, Oddělením buněčné biologie CRH a Laboratoř růstových regulátorů ÚEB AV ČR. Poskytlo nám to veľmi dobré metodické a technické zázemie. Intenzívne sme ďalej spolupracovali s Katedrou fyziológie rastlín, Univerzity Komenského v Bratislave, ktorá ma de facto vychovala. Na projekte priamo pracovalo spolu asi 10 ľudí, tým, že sme však mali pomerne veľa ďalších spoluprác, ak zrátam všetky mená na článkoch, tak ich je aj 20.
Potvrdily se předpoklady a cíle se kterými jste do projektu šli?
Myslím, že áno. Na konci riešenia projektu som bol veľmi spokojný s výstupmi, ktoré sme dosiahli. Za niektorými výsledkami sme nešli cielene, skôr sme ich objavili náhodou. Ukázalo sa, že mäsožravé rastliny využívajú elektrickú a jasmonátovú dráhu signalizácie, ktorú skopírovali z obranných mechanizmov bežných rastlín. Preto ak rastlinu vystavíte útoku herbivora, správa sa rovnako ako keby chytila hmyz. Začne sekretovať tráviace enzýmy, schopné tráviť chitín, proteíny, DNA a RNA, teda molekuly bohaté najmä na dusík. Zaťažená touto evolučnou minulosťou sa nevie rozhodnúť správne. Až keď zacíti prítomnosť proteínov, spustí svoj tráviaci proces plnou silou. Tieto vnemy rastlina stráca ak je vystavená účinku niektorých anestetík. Nie je to prekvapujúce, nakoľko sa ukazuje, že elektrická signalizácia v rastlinách využíva podobné proteíny ako sú v našom mozgu. A práve na elektrické signály rastlín anestetiká cielia.
Jsou zjištěné informace nějak využitelné v praxi?
To ukáže až čas. Jedna časť projektu, ktorá sa zaoberala vplyvom anestetík na rastliny a ich schopnosti inhibovať elektrickú signalizáciu by mohla mať takýto potenciál. Tá sa ocitla dokonca na stránkach The New York Times, Scientific American a stovky ďalších. To čo sme sa naučili na mäsožravých rastlinách, sa teraz snažíme aplikovať na bežných rastlinách. Elektrické signály sú totiž veľmi dôležité aj v živote bežných rastlín pri reakcii na rôzne biotické a abiotické faktory. Na tomto poli už pracujeme.
Jak si projekt vedl, co se týká citovanosti v odborných časopisech?
Momentálne je na články z projektu asi 70 citácii. Jeden z nich sa pomerne dlho držal medzi Highly Cited Paper vo WOS. Dobré ohlasy sme dostali aj v rubrikách Commentary v Nature Plants a New Phytologist. Je to celkom dobré skóre, ak vezmem do úvahy fakt, že mäsožravé rastliny nie sú mainstream v rastlinnej biológii.
Titulná stránka k článku: Pavlovič A., Jakšová J., Novák O. (2017) Triggering a false alarm: wounding mimics prey capture in the carnivorous Venus flytrap (Dionaea muscipula). New Phytologist 216(3), 927-938
Budete zjištěné informace dále rozvíjet/zkoumat?
Určite áno. Dá sa povedať, že stále nadväzujeme a rozširujeme na to, čo nám poskytol projekt GA ČR.
Na čem zajímavém aktuálně pracujete a co plánujete?
Stále nás problematika regulácie enzymatickej aktivity v mäsožravých rastlinách zaujíma. Od ukončenia projektu sme na toto téma publikovali ďalšie 4 články. Zaujíma nás napríklad, či sa jasmonátova signalizácia uplatňuje aj pri iných vývojových líniách mäsožravých rastlín. To je zaujímavé hlavne z evolučného hľadiska. Pracujeme a chceme pracovať aj na problematike anestézie rastlín.
V ČR máme masožravé rostliny spojené s filmem Adéla ještě nevečeřela. Existuje na světě nějaký druh masožravé rostliny, který alespoň vzdáleně připomíná tu ve filmu?
Tento kultový film československej kinematografie mám veľmi rád. Treba povedať, že žiadna taká rastlina ako je Adéla z filmu neexistuje. Vo svete mäsožravých rastlín však existujú s filmom určité paralely. Napríklad existuje rosnatka adélina (Drosera adelae). Existujú mäsožravé rastliny s bleskurýchlymi pohybmi alebo napríklad také, ktoré dokážu uloviť drobných stavovcov.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Prvýkrát to bolo náročnejšie, človek si ale rýchlo zvykne. Čo ma trápi viac je skôr nízka úspešnosť získavania ďalších projektov GA ČR. Narúša sa tým veľmi dôležitá kontinuita práce. To je ale na dlhšie rozprávanie …
Před šedesáti lety vyvěsil jeden z průkopníků české egyptologie profesor Zbyněk Žába u hrobky významného hodnostáře a vezíra ve starověkém Egyptě Ptahšepsese arabsky a anglicky napsanou cedulku „Pozor zde je pracoviště českého egyptologického ústavu“. Od té doby se česká egyptologie vypracovala díky novým a novým objevům na světové výsluní. Není tedy náhoda, že skvělé počínání našich dnešních vědců, zabývajících se historií starověkého Egypta, podporuje také GA ČR. Jeden z podporovaných projektů se jmenuje „Proměna egyptské společnosti v pozdní 5. dynastii dle dokladů z Džedkareova pyramidového komplexu“. O něm, ale především o fascinujícím pátrání po tajích starověké historie Egypta, jsme si povídali s řešitelkou projektu doc. PhDr. Hanou Vymazalovou, PhD. z Českého egyptologického ústavu. Právě její tým prozkoumal Chuyho hrobku a našel zde monument, který Archeology Magazine označil za jeden z 10 největších objevů roku 2019 a egyptské Ministerstvo pro památky za jeden z 5 nevýznamnějších objevů v Egyptě.
Proč jste si ke studiu vybrala právě téma starověkého Egypta a jak jste se k bádání o něm dostala? V čem je pro vás zajímavé, fascinující či inspirující?
Můj zájem o starověký Egypt se vykrystalizoval už na základní škole z širšího zájmu o historii, antiku a starověk. Egypt nabízí veliké množství různých úrovní, které lze zkoumat – od písma a jazyka, literatury, milostné poezie, přes náboženské představy a umění, až po památky typu pyramid nebo rozsáhlých chrámových komplexů. Různé typy pramenů lze vzájemně kombinovat, což je velice fascinující. Tato civilizace se rozvíjela po tisíce let a na první pohled se zdá neměnná a statická, ale při bližším pohledu lze zachytit postupný vývoj, období síly a jednoty, období úpadku, multikulturní trendy, silnou jednotící ideologii. Období, které označujeme za „historické“ trvalo přes 3000 let, k tomu ještě připočtěme dalších několik tisíc let vývoje prehistorických kultur, kdy Egypt nebyl ještě jednotným státem, ale už se zde rozvíjely představy, které později sehrály zásadní roli. Staroegyptská kultura navíc sehrála velice důležitou roli ve vývoji naší civilizace, najdeme zde kořeny vědních oborů, astronomie, základ kalendáře…
Archeologické práce v pyramidovém komplexu faraona Džedkarea v roce 2018 (foto Hana Vymazalová)
Můžete prosím přiblížit v čem je toto historické období zajímavé či inspirativní pro dnešní dobu?
Kromě archeologického výzkumu zkoumám texty, které poodhalují více o životě běžného člověka, pozadí všech těch překrásných a zajímavých monumentů. Například vědecké texty nesmírně přibližují život tehdejších lidí, protože v nich můžeme snadno poznat sami sebe – bolest břicha nebo kašel zažil každý a už i staroegyptští studenti se učili počítat třeba trojčlenkou. V hospodářských a administrativních záznamech z Abúsíru, které dlouhodobě zkoumám, se zase odráží běžný provoz institucí, které spravoval stát, a to zádušních kultů v pyramidových komplexech zemřelých panovníků a jejich propojení s královskou rezidencí. různými chrámy atp. V těchto textech najdeme neuvěřitelné podrobnosti o příjmech a výdajích zádušních kultů, rozpisy služeb kněží, kteří zde sloužili nebo výši jejich denních přídělů.
Co si máme představit pod pojmem „paleografie starohieratických textů“?
Jde o studium vývoje písma, formy znaků v nejstarší fáze egyptského jazyka na základě dokladů ze Staré říše. Oproti hieroglyfickému písmu se písmo hieratické používalo pro každodenní účely, včetně např. administrativních záznamů jako jsou abúsírské papyrové archivy, kterými se zabývám, stejně tak i pro různé nápisy na zdivu hrobek, jež zkoumáme, tzv. stavební grafita.
První pohled do zdobeného podzemí Chuyho hrobky (foto Hana Vymazalová)
Projekt spadající pod GA ČR, kterým se zabýváte, se jmenuje „Proměna egyptské společnosti v pozdní 5. dynastii dle dokladů z Džedkareova pyramidového komplexu“. Můžete prosím přiblížit proč se zaměřujete právě na toto historické období?
Důvodů je hned několik. Dlouhodobý výzkum Českého egyptologického ústavu FF UK v Abúsíru se zaměřuje na období 5. egyptské dynastie, kdy se začal nejstarší egyptský stát postupně proměňovat a započal tak vývoj, který o několik set let později vyústil v úpadek Staré říše. Náš projekt na tento český výzkum navazuje a rozšiřuje ho o další důležité prameny z jiné lokality. Zabýváme se vládou faraona Džedkarea, během které docházelo k významným společenským i náboženským změnám, jejich příčiny jsou ale zatím nejasné. Důvodem je částečně skutečnost, že dosud nebyla důsledně prozkoumána nejdůležitější památka té doby, totiž Džedkareův pyramidový komplex v jižní Sakkáře, který nám o jeho vládě může napovědět opravdu mnohé. Za Džedkareovy vlády, jež trvala přes čtyři desítky let, je totiž možné vysledovat (a datovat) změny, které lze považovat za vyvrcholení dříve započatého vývoje. Například právě za jeho vlády se změnila forma životopisů, jež si v hrobkách nechávali tesat ve svých hrobkách vysocí hodnostáři – zatímco dříve byl jediným původcem jejich úspěchu panovník, nyní najednou prezentují jakožto strůjce úspěchu sami sebe, moc krále tedy znatelně slábne. Zároveň probíhaly změny v oblasti náboženských představ a pohřebních zvyklostí, jejichž důvodům ještě zcela nerozumíme.
Jak takový projekt probíhá? Co vše zahrnuje? Jak se na něj připravujete?
Náš projekt zahrnuje terénní výzkum přímo v Egyptě i teoretickou část, tedy následnou analýzu získaných dokladů v širším kontextu. V Egyptě se zaměřujeme zejména na Džedkareův pyramidový komplex. Naší prioritou je prozkoumat královu pyramidu a přilehlý zádušní chrám, kde po stovky let probíhal králův zádušní kult, a také památku patřičně ochránit a zabezpečit. Během prvních dvou let řešení projektu jsme dokončili dokumentaci a celkovou konsolidaci vnitřních prostor pyramidy, zároveň probíhá podrobná dokumentace architektury zádušního chrámu, který obsahuje řadu na svou dobu výjimečných rysů. Komplex je sice již od starověku velice poničený, ale dosud lze rekonstruovat jeho původní plán a prozkoumat stavební postupy a použité materiály, které měly svou symboliku.
Práce v podzemí Chuyho hrobky (foto Hana Vymazalová)
Například pro dlažbu některých částí zádušního chrámu, kde probíhal Džedkareův zádušní kult, byl použit kalcit namísto tehdy obvyklého bazaltu. Zatímco bazalt odkazoval na černou zemi a její úrodnost, a tedy přeneseně vzkříšení, kalcitová podlaha symbolizovala čistotu. Současně dokumentujeme také tisíce zlomků reliéfní výzdoby, která obsahuje kromě obvyklých motivů i některá zcela jedinečná vyobrazení. V rámci projektu se nám podařilo prozkoumat i malé části pohřebiště, které králův chrám obklopuje. V sousedství králova zádušního chrámu jsme objevili vstup do pyramidového komplexu Džedkareovy manželky Setibhor a opodál hrobku hodnostáře Chuyho s nádherně zdobenou pohřební komorou, jež patří mezi vůbec nejstarší svého druhu v Egyptě. Právě tyto nové doklady nám pomáhají mapovat kousek po kousku Džedkareovu vládu.
V jakých pracujete v Egyptě podmínkách?
Hodně lidí mi při odletu přeje „hezkou dovolenou“, to asi ten Egypt. Ale skutečnost je trochu jiná. V terénu pracujeme šest dnů v týdnu od brzkého rána do odpoledne, než se příliš oteplí. I tak jsou teploty někdy i kolem 40 stupňů Celsia, na lokalitě není stín a slunce se navíc od písku a kamenné architektury hezky odráží. Občas se strhne písečná bouře. Uvnitř hrobek se zase potýkáme se stísněným prostorem a ohromnou prašností. Práce pokračuje i doma až do večera, kde je třeba zpracovat a utřídit pořízenou dokumentaci, zálohovat data, zorganizovat a připravit práci pro celý tým na další den. Během „volného“ pátku se musí stihnout vše ostatní. Přebýváme přímo ve vesnici Sakkára v domě, který patří egyptskému Ministerstvu pro památky, kde máme základní komfort, ale opravdu to není luxusní turistické středisko s bazénem.
Usazování kamenného obětního stolu na jeho původní místo v Chuyho kapli (foto Hana Vymazalová)
Z praktického hlediska pro nás nepříjemnou obtíž představuje velké zdražování, k němuž v Egyptě dochází po uvolnění měny v roce 2018. Důsledkem je, že ceny materiálu i služeb jsou nyní dvakrát až třikrát vyšší, než když jsme podávali žádost pro GA ČR, a stále stoupají. Schválený rozpočet ale nejde nafouknout. Snažíme se proto soustředit síly tak, aby byly dokončeny stěžejní části projektu, především výše zmíněný výzkum Džedkareova pyramidového komplexu. Další prioritou je nyní Chuyho hrobka – v tuto chvíli je důležitější ji ochránit, dokončit její restaurování a zpracovat nálezy než začít pracovat na dalším místě.
Jak víte, do jakých míst máte jít a pátrat?
Naším hlavním cílem je králův pyramidový komplex, který je vcelku zřetelně ohraničený ohradní zdí. Převážná část zádušního chrámu je dnes zakryta jen slabou vrstvou písku bez nálezů, protože už ve 40. a 50. letech 20. století zde pracovala egyptská archeologická expedice. Ta ale nikdy nezveřejnila výsledky své práce a jediný existující plán této památky je značně nepřesný. Právě to byl hlavní důvod, proč zde náš tým začal před 10 lety pracovat a postupně kousek po kousku dokumentovat pyramidu a zádušní chrám. Až v posledních letech jsme díky podpoře GA ČRu mohli začít pracovat i v místech, která zůstala dřívějšími archeology nedotčena. První z nich je severovýchodní sektor králova pyramidového komplexu, který pokrývalo 4–6 metrů původního pískového zásypu s velkým množstvím nálezů. Až v úrovni podlahy po 4 měsících intenzívní práce se ukázalo, že v tomto prostoru králův chrám končí a hned naproti se nachází vstup do pyramidového komplexu královny Setibhor.
Hana Vymazalová při dokumentaci nápisů v Chuyho hrobce (foto Mohamed Megahed)
K výzkumu Chuyho hrobky byl ale trochu jiný důvod. Pod povrchem pouště se rýsují zdi hrobek a není těžké vytipovat takové, které jsou na prominentních místech nebo mají nezvykle velké rozměry. Chuyho hrobku jsme vedli v patrnosti již po řadu let, protože se nachází hned vedle dnešní příjezdové cesty na kopci nad vesnicí a její východní stěna byla pod pískem zřetelně vidět. Snad proto přitáhla v roce 2017 pozornost moderních zlodějů. I když šlo jen o minimální zásah, místní inspektorát Ministerstva pro památky nás požádal, abychom zde co nejdříve provedli sondážní práce mapující stav památky. Vyplatilo se nám k tomuto kroku přistoupit na začátku 2. roku řešení projektu, kdy již práce v Džedkareově pyramidovém komplexu dostatečně pokročily a zároveň jsme měli časovou i finanční rezervu pro tento nový výzkum. Člověk totiž nikdy nemůže mít přesnou představu, co pod pískem najde. Očekávali jsme zničenou hrobku a našli jsme monument, který Archeology Magazine označil za jeden z 10 největších objevů roku 2019 a Ministerstvo pro památky za jeden z 5 nevýznamnějších objevů v Egyptě.
Můžete přiblížit laikovi v čem je tento objev tak významný?
Chuyho hrobka je výjimečná z několika důvodů. Její nadzemní část je poměrně dost zničená, ale měla velké rozměry a stavba samotná ukazuje, že majitelem byla velmi vlivná a důležitá osobnost své doby. Ke stavbě Chuy použil velmi kvalitní materiál, jeho obětní stůl nese královské rysy a královskou podobu také imituje podzemní část hrobky. Je to taková zmenšená verze podzemí královy pyramidy. A právě podzemí také skrývalo největší překvapení. Jedna z podzemních místností je totiž celá zdobena reliéfy s dochovanou polychromií. Barvy jsou i po 4400 let jasné, jako by je umělci nanesli teprve včera. Kvalita řemeslného zpracování ukazuje na špičkové umělce zřejmě z královských dílen. A v neposlední řadě – Chuyho zdobená komora je jednou ze dvou nejstarších svého druhu a díky tomu je zcela jedinečná. Je mnohem větší než pozdější standardizované zdobené pohřební komory a obsahuje výzdobné motivy, které do podzemních prostor jaksi nepatřily. Je to tedy jako přistihnout stavitele a umělce v procesu vytváření nového konceptu, nové podoby hrobek – podoby, která se teprve později měla ustálit. A právě tyto momenty nás velice zajímají.
Nemáte v zásobě nějakou zajímavou historku z vaší práce v Egyptě?
Zajímavé je pozorovat při práci naše místní dělníky. Aniž by o tom sami věděli, používají totiž stejné metody práce jako jejich staroegyptští předchůdci. Velké těžké bloky kamene přesouvají jen pomocí lan, páky a lidské síly. Jeden velký blok dokážou jen pár údery palicí „rozporcovat“ na několik vcelku pravidelných menších bloků. Jsou to nesmírně pracovití a srdeční lidé a mnozí z nich s námi pracují již léta.
Výzkum Džedkareova pyramidového komplexu probíhá s podporou GA ČR (foto Hana Vymazalová)
Česká Egyptologie požívá velkého renomé na celém světě. Čeští egyptologové spravují nejrozsáhlejší koncesi na pyramidových polích atd… Co je důvodem, že jsme ve zkoumání Egypta a jeho historie tak úspěšní a významní?
Je to možná tím, že český výzkum v Egyptě je dlouhodobý a systematický. Na české koncesi v Abúsíru, kde pracujeme už od 60. let, se pod vedením prof. Žáby, prof. Vernera i v posledních letech prof. Bárty podařila celá řada historicky významných objevů, které podstatným způsobem přispěly k pochopení období 5. dynastie a Staré říše. Důležitou roli hrají i vynikající vztahy s představiteli Ministerstva pro památky, bez jejichž podpory by naše působení v Egyptě bylo mnohem obtížnější. Samotný výzkum v Egyptě je ale jen začátek. Náš tým také klade důraz na následné zpracování dokladů a přípravu odborných publikací.
Co je Vaším pracovním snem/cílem – najít hrobku velekněze Imhotepa?
(Smích) Já si kladu spíše skromnější cíle. Byla bych ráda, kdyby se nám podařilo postupně prozkoumat co největší část Džedkareova pohřebiště a najít zde další informace o jeho osobě i královně Setibhor, o královské rodině, o změnách, jež za jeho vlády probíhaly. Například podél západní stěny Džedkareovy pyramidy se nacházejí velké hrobky, jež by mohly patřit členům královské rodiny, další hrobky se nacházejí dále na sever a také východně od pyramidy královny. Chuyho hrobka jasně ukazuje ohromný potenciál tohoto pohřebiště.
Jak jste spokojena se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Systém GRIS se zdá uživatelsky příjemný. Pouze v průběžných zprávách bych uvítala trochu větší prostor pro samotný text o proběhlém řešení.
Popisek k úvodní fotce: Mezinárodní tým zahrnuje odborníky z ČR, Rakouska, Německa a Egypta, včetně několika českých a egyptských studentů (foto Mohamed Megahed)
Biologická rozmanitost není rovnoměrně rozložena na zemském povrchu. Ať už ji měříme počtem druhů, počtem nějakých vyšších taxonů (rodů, čeledí) nebo nějakým odvozeným indexem. Obecně platí že biodiverzita klesá od rovníku pólů a většina druhů žije v tropech. Ani v rámci tropů ale toto rozložení není rovnoměrné, na souši jsou ta nejrozmanitější místa na úbočí hor, zatímco některé nížiny jsou relativně chudé, v moři je to ještě složitější. Existuje obrovské množství teorií a hypotéz proč žije většina druhů v tropech a proč jsou různá místa různě biologický rozmanitá, některé se datují už od Alexandra von Humboldta a Charlese Darwina.
S existencí mnoha teorií a hypotéz se nechtěl smířit tým pod vedením profesora Davida Storcha z Centra pro teoretická studia Univerzity Karlovy a z Katedry ekologie Přírodovědecké fakulty UK. V rámci projektu „Je biologická diverzita omezená? Cesta k rovnovážné teorii biodiverzity“ se mu podařilo vytvořit světově unikátní teorii, která rozdíly v biologické diverzitě na povrchu Země vysvětluje. Poznatky z projektu získaly mezi odbornou veřejností velký ohlas. Výsledkem je celkem 13 velmi kvalitních publikací.
Lze říct, že česká věda v oblasti tzv. zelené biologie dosáhla díky lidem jako je právě profesor David Storch vynikajícího mezinárodního věhlasu a stala se v uplynulých desetiletích i díky podpoře GA ČR zcela konkurenceschopnou v tom nejširším celosvětovém kontextu. O významu projektu svědčí také skutečnost, že profesor Storch získal nedávno velký grant EXPRO, který mu umožní ve výzkumu dále pokračovat.
Pane profesore můžete stručně popsat, co bylo hlavním cílem projektu?
Podstata projektu se týkala sporu o to, do jaké míry je biologická rozmanitost na různých místech světa daná tím, že existují nějaké její limity. Tzn. pro každé území je daný nějaký počet druhů, který tam může žít v rovnováze a větší počet už to území neuživí. My jsme zkoumali, do jaké míry toto platí nebo neplatí. Proti tomuto pohledu existuje odlišná představa, která v principu říká, že žádné limity nejsou a že příroda je nenasycená a že druhů by mohlo být mnohem více. Projekt byl zaměřen na vytvoření teorie těchto limitů a jejím testování. Zkoumali jsme tedy, proč je na různých místech na zemi různý počet druhů, zda je to kvůli zmíněným limitům, co vytváří tyto limity, jak je poznáme atd.
Proč jste se rozhodli v projektu zkoumat právě toto téma?
Rozdíly v diverzitě na povrchu Země se zabývám již dvacet let. Je to obecně velké téma, velká otázka. Došel jsem k tomu, že za biologickou diverzitou musí být nějaké limity. To sice nebyla nová myšlenka, byla ale dlouho opouštěna, já jsme v ní ale věřil a rozhodl jsem se ji prozkoumat. Limity mají zásadní vliv na to, co se s biologickou diverzitou bude dít v budoucnosti. To je zásadní věc. Pokud limity existují a počet druhů je hodně blízko rovnovážnému stavu, tak jakékoliv odebrání zdrojů z biosféry činností člověka ty rovnovážné počty ovlivňuje.
Jak jste získávali data, abyste mohli takovou teorii vytvořit?
Primárně jsme čerpali již hotová data z celého světa, vycházeli jsme také z poznatků projektu, který tomuto předcházel. Máme například mapy diverzity druhů na různých místech a ty analyzujeme. Kromě toho získáváme data vlastním terénním výzkumem, hlavně v Africe.
Co považujete za největší úspěch projektu?
Nejcennější část je v tom, že jsme vytvořili funkční teorii. Na začátku byla formulována velmi vágně, dnes ji máme formulovanou i matematicky. V rámci projektu jsme měli ještě mnoho podprojektů, některé z nich jsme splnili beze zbytků, některé jsme museli modifikovat, jiné jsme opustili, protože jsme zjistili, že je to slepá cesta. Některé jsme nestihli rozpracovat a budeme na nich pokračovat.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
V týmu jsem měl dvě postgraduální studentky a dva postdoktorandy. Měli jsme ale také řadu zahraničních spolupracovníků.
Platí vaše závěry stejně jak pro zvířata, tak i pro rostliny?
My věříme, že ano. Pro rostliny máme ale méně dat a je to u nich složitější v tom, že rostliny samy vytvářejí prostředí. Naše teorie je ale obecná, jakkoli konkrétní parametry budou specifické pro různé skupiny.
Jak moc ty limity ovlivňuje člověk?
Data, která jsme studovali, ta člověk dosud příliš neovlivnil. Je to proto, protože globální data jsou sbíraná za dlouhou dobu, kdy vliv člověka ještě nebyl moc znát. Je ale jasné, že člověk biologickou diverzitu ovlivňuje hodně. Zatím se to neprojevuje v těch největších škálách, ale v těch malých jednoznačně. Odebírá zdroje v přírodě a zvyšuje kolísání jejich množství, a to diverzitu – podle naší teorie – samozřejmě ovlivňuje. Může ji ovlivnit také pozitivně, protože ty rovnovážné stavy závisí i na tom, jak moc se druhy šíří a dnes se šíří opravdu hodně. Je tady vlna biologických invazí, kdy se exotické druhy šíří z kontinentu na kontinent, což lokální diverzitu zvyšuje.
Ve kterých oblastech se biologická diverzita nejvíce zvyšuje?
Například v Severní Americe, ale i třeba v Evropě. Týká se to i různých přírodních rezervací, kde počet druhů roste vlivem šířením těch nepůvodních druhů. Rychlost šíření je jednoduše, speciálně u rostlin, rychlejší než jejich vymírání. To ale podle mého názoru nebude dlouho trvat.
Která část světa je, co se týká biologické diverzity, nejbohatší?
Tropické podhůří And, například v Ekvádoru a v Peru. Je tam velká produktivita prostředí, kombinace klimatických podmínek je velmi příznivá. Jsou tam hory, které zřejmě podporují vznik druhů, protože vytvářejí různé bariéry. Jednoduše řečeno se tam sešly ty nejlepší vlivy. Ty důvody se ale přesně neví. Podle mě je to kombinace příznivého klimatu a topografie, která vede k rychlému vznikání nových druhů.
Profesor Daniel Storch
Bude možné vaše poznatky využít v praxi?
Myslím si, že mít teorii toho, čím je regulována biologická diverzita, je důležité, například pro management chráněných území, ale i pro přemýšlení o tom, co se v budoucnu stane s celými kontinenty. Ty naše poznatky slouží jako obecné vodítko. Dokážeme říct, proč na nějakém kontinentu je více druhů a jak je udržovat.
Jak si stojí váš projekt ve srovnání s ostatními výzkumy na toto téma?
Troufnu si říct, že nikdo jiný na světě neudělal tak důkladnou teorii, jak ty limity fungují. Teorii jsme publikovali v nejprestižnějším ekologickém časopise na světě. Z tohoto hlediska jsme hodně napřed.
Jakou roli v tom hraje GA ČR?
Samozřejmě zásadní, moje výzkumy financuje primárně GA ČR. Na tento typ výzkumu je to ideální partner, nepotřebuji nějaké závratné částky, protože hodně dat již existuje. Zatím jsem spokojený.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Nemám s tím problém, ani nemyslím, že by to šlo nějak zásadně zjednodušit. Zvykl jsem si a v zásadě mi to vyhovuje.
Co planetka, to jiný tvar a velikost. Některé jsou kulaté, jiné naopak protáhlé či jinak nepravidelné. V rámci mezinárodní spolupráce jsme se podíleli na pozorování jedné z největších – planetky Pallas. S překvapením jsme zjistili, že vypadá jako obří „golfový míček“. Je sice kulatá, ale povrch má pokrytý množstvím kráterů.
Planetka (2) Pallas, pojmenovaná po řecké bohyni moudrosti, byla objevena v roce 1802. Díky své velikosti, která je asi sedminová ve srovnání s Měsícem, se řadí na třetí místo v oblasti hlavního pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. Rovina její dráhy je neobvykle skloněná vůči dráhám ostatním planetek. Důvod tohoto sklonu je ovšem nejasný.
V článku Marsset a kol. (2020), publikovaném v prestižním časopise Nature Astronomy, ukazujeme detailní snímky povrchu planetky Pallas. Poprvé máme rozlišení dostatečné pro identifikaci jednotlivých povrchových útvarů – kráterů. Náš tým, vedený Pierrem Vernazzou z Laboratoire d’Astrophyisque de Marseille ve Francii, získal snímky planetky Pallas pomocí adaptivní optiky na přístroji SPHERE, umístěném na dalekohledu VLT. Jedná se o jeden ze čtveřice největších dalekohledů Evropské jižní observatoře, s průměrem zrcadla 8 metrů. Pallas jsme pozorovali ve dvou různých obdobích, vždy v době, kdy byla na své dráze co nejblíže Zemi. Tak jsme dosáhli největšího možného rozlišení a rozpoznali nejvíce detailů na povrchu.
Fotografie pořízené 28. října 2017 (jižní polokoule) a 15. března 2019 (severní polokoule). Na obou polokoulích je vidět mnoho velkých kráterů, na té jižní pak i jasná skvrna připomínající usazeniny soli na Ceresu.
Během dvou pozorovacích sezón (2017 a 2019) jsme získali 11 sérií snímků. Díky otáčení Pallas kolem své rotační osy zachycují povrch z různých úhlů. Snímky byly podrobeny matematickému zpracování (dekonvoluci). Ze snímků pak byl inverzními metodami odvozen tvar ve 3D. Vytvořili jsme také mapu kráterů a změřili jejich četnost poblíž rozhraní světla a stínu, kde bývají nerovnosti dobře pozorovatelné.
Domníváme se, že zjizvený povrch planetky Pallas je důsledkem velmi skloněné oběžné dráhy. Zatímco většina planetek hlavního pásu se pohybuje po dráhách mírně výstředných a mírně skloněných, podobně jako auta na závodním okruhu, Pallas se pod vysokým úhlem „probíjí“ hlavním pásem. Jakékoliv srážky, které Pallas zažije, jsou daleko ničivější než srážky mezi planetkami na podobných drahách, neboť vzájemná rychlost je více než dvojnásobná. Pallas je zřejmě nejkráterovanějším tělesem, který jsme doposud v hlavním pásu zaznamenali.
Celkem jsme identifikovali 36 kráterů o průměru větším než 30 kilometrů. Pro srovnání, 30 km odpovídá přibližně pětině průměru kráteru Chicxulub, jehož vznik souvisí s vyhynutím dinosaurů před 65 miliony lety. Odhadujeme, že tyto krátery pokrývají přinejmenším 10 procent povrchu Pallas, což potvrzuje správnost domněnky, že její historie zaznamenaná krátery byla extrémní ve srovnání s ostatními tělesy sluneční soustavy.
Řada simulací srážek mezi Pallas a menšími planetkami hlavního pásu. Vzájemná rychlost terče a projektilu dosahovala 12 km/s; rychlosti výhozu většiny úlomků jsou řádově srovnatelné s únikovou rychlostí 300 m/s.
Abychom pochopili, jak tato historie pravděpodobně vypadala, provedli jsme řadu simulací Pallas a jejich interakcí s ostatními planetkami hlavního pásu během posledních 4 miliard let, což přibližně odpovídá stáří sluneční soustavy. Totéž jsme učinili pro Ceres a Vestu, uvažujíc přitom velikost, hmotnost a danou dráhu, stejně jako rozdělení velikostí a rychlostí objektů v hlavním pásu. Zaznamenali jsme každou událost, kdy došlo k simulované srážce s Pallas, Ceresem či Vestou, která vytvořila kráter o průměru alespoň 40 km (což je velikost většiny kráterů pozorovaných na Pallas).
Zjistili jsme, že 40kilometrový kráter na Pallas může vzniknout srážkou s podstatně menším objektem než tentýž kráter na Ceresu nebo Vestě. Protože menší planetky v hlavním pásu jsou výrazně početnější než ty větší, znamená to, že Pallas má větší pravděpodobnost srážky a kráterování než ostatní dvě tělesa.
„Pallas zažívá dva až třikrát více srážek než Ceres a Vesta a její skloněná dráha zřejmě vysvětluje její zvláštní povrch, odlišný od ostatních dvou těles“, říká Marsset.
Na základě získaných snímků se podařilo učinit další dva objevy: na jižní polokouli se nachází jasná skvrna a na rovníku výjimečně velký kráter (pánev). Co se týká kráteru, jehož průměr se odhaduje na 400 km, zjišťovali jsme, čím mohl být vytvořen. Simulovali jsme dopady různých těles do oblasti rovníku a sledovali fragmenty, které přitom byly vymrštěné z povrchu Pallas.
Podle našich simulací se zdá, že velká impaktní pánev je důsledkem srážky před asi 1,7 miliardami let s tělesem o průměru mezi 20 a 40 kilometry. Úlomky tehdy vyhozené do prostoru se dodnes nacházejí na dráhách podobných jako má Pallas dnes.
Typické dráhy planetek hlavního pásu (černé křivky) a skloněné dráhy planetky Pallas a členů její rodiny (červeně a žlutě).
„Vznik pánve lze velmi dobře vysvětlit. Souvisí se současnou rodinou planetek Pallas“, říká spoluautor Miroslav Brož z Astronomického ústavu Univerzity Karlovy.
Původ jasné skvrny objevené na jižní polokouli Pallas je však nejasný. Zatím nejlepší hypotéza je, že se jedná o usazeniny solí. Na základě získaného modelu tvaru byl spočten objem Pallas, což v kombinaci se známou hmotností dává průměrnou hustotu. Ta je opět odlišná od Ceresu a Vesty a odpovídá směsi vodního ledu a silikátů. Postupně se led v nitru planetky roztavil a silikáty se tak hydratovaly, čímž mohly vzniknout soli, které později odhalil nějaký impakt.
Chybějící díl skládačky bychom mohli najít poněkud blíž, těsně u Země. Každý prosinec mohou vizuální pozorovatelé sledovat úžasný úkaz známý jako Geminidy. Jedná se o meteorický roj pocházející z úlomků planetky (3200) Phaeton, která sama je pravděpodobně jedním z úlomků Pallas, jenž se náhodou dostal na dráhu křížící dráhu Země. Zvýšený obsah sodíku v Geminidách, který je znám dlouho, Marsset a kol. vysvětlují jako důsledek pozorovaných solných skvrn na původním mateřském tělese,tedy Pallas.
„Lidé navrhovali vyslat k Pallas miniaturní, levné satelity“, říká Marsset. „Nevím, jestli se projekt uskuteční, ale určitě by nám o povrchu Pallas a původu jasné skvrny prozradil mnoho.“
———————-
Z Astronomického ústavu UK se na tomto výzkumu podíleli Josef Hanuš, Miroslav Brož, Pavel Ševeček a Josef Ďurech. Josef Hanuš, Josef Ďurech a Pavel Ševeček byli podpořeni grantem GAČR 18-09470S (hlavní řešitel Josef Hanuš, článek spadá primárně do tohoto grantu). Miroslav Brož byl podpořen grantem GAČR 18-04514J (hlavní řešitel Josef Ďurech).
———————–
Cílem projektu „Pokročilé studie patogeneze západonilské virové horečky směřující k novým terapeutickým strategiím“ byl návrh, syntéza a testování nových nukleotidových a nukleosidových analogů proti viru západonilské horečky a dalším flavivirům (virus Zika, virus klíšťové encefalitidy…) a ověření jejich účinku v kombinaci s imunomodulačními látkami. Projekt má význam pro terapii závažných infekčních onemocnění i pro edukaci pre a postgraduálních studentů. Vynikající výsledky projektu byly publikovány v 18 článcích s impakt faktorem. O detailech jsme si povídali s docentem Danielem Růžkem z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství.
Proč jste se rozhodl věnovat v projektu právě tomuto tématu?
Flaviviry jsou patogeny globálního významu – mnohé z nich jsou přenášené bezobratlými přenašeči (komáry či klíšťaty) a způsobují každoročně stovky milionů lidských infekcí. Kromě Antarktidy se flaviviry vyskytují na všech kontinentech. U člověka způsobují široké spektrum klinicky manifestních onemocnění – od mírných horečnatých nákaz až po závažné a život ohrožující encefalitidy či encefalomyelitidy. Infekce některými flaviviry má teratogenní účinky, jiné jsou například původci krvácivých (hemoragických) horeček. Proti několika flavivirovým nákazám existuje možnost účinné vakcinace, proti žádnému flaviviru ale nebyla doposud schválená účinná terapie. Výzkum flavivirů a zejména možností protiflavivirové terapie tak představuje globální prioritu.
Náš projekt byl primárně zaměřen na studium flaviviru západonilské horečky (West Nile virus) a vývoj a testování specifických antivirotik (virostatik) účinných proti tomuto viru. Virus západonilské horečky původně cirkuloval pouze v Africe, dnes však můžeme hovořit o jeho kosmopolitním výskytu. Virus se může brzy stát zdravotní hrozbou i v České republice – například v roce 2018 byl v ČR zaznamenán první případ úmrtí pacienta, který se nakazil virem západonilské horečky na území Jihomoravského kraje. V rámci projektu jsme se ale zaměřili i na další flaviviry, které mají značný medicínský význam. V roce 2015 se začal dramaticky šířit zejména v oblastech Střední a Jižní Ameriky flavivirus Zika. Zjistilo se, že infekce tímto virem může u těhotných žen závažným způsobem poškodit vývoj plodu a způsobit mimo jiné tzv. mikrocefalii.
To samozřejmě byla pro nás výzva, která nakonec byla korunovaná úspěchem – jako první na světě jsme prakticky ve stejný okamžik jako belgičtí vědci popsali vůbec první účinné nízkomolární látky, které vykazovaly vysoký inhibiční účinek proti tomuto viru. Tento objev tehdy stal mediální senzací a setkal se s velkým zájmem i v odborných kruzích. Kromě viru západonilské horečky a viru Zika jsme se v rámci našeho projektu zaměřili, byť okrajově, i na další flavivirus, virus klíšťové encefalitidy. Ten je nosným předmětem výzkumu naší laboratoře a představuje dlouhodobý problém nejen v ČR, ale i řadě dalších zemí euroasijského kontinentu. Naším cílem tedy bylo přispět jednak k poznání mechanismů, které jsou zapojeny při vzniku těchto onemocnění, a především identifikovat látky s antivirovým účinkem, které by měly potenciál být v budoucnu využity jako léky na tyto infekce.
Pracovníci zapojení do projektu, RNDr. Martin Palus, Ph.D., a Mgr. Václav Hönig, Ph.D., při práci ve virologické laboratoři s vysokým stupněm biologického zabezpečení. Foto: Biologické centrum AVČR.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu zkoumali/chtěli zjistit?
Projekt měl dvě základní roviny. V první části jsme zkoumali mechanismy patogeneze západonilské horečky a dalších vybraných flavivirových nákaz, tedy to, jakým způsobem se virus šíří v organismu, kde se lokalizuje, jaké buňky preferenčně napadá a jaké tkáně a orgány narušuje. Druhá rovina se týkala přímo vývoje a testování antivirových látek účinných proti viru západonilské horečky a dalším flavivirům. V rámci první části jsme také vytvořili vhodné laboratorní modely flavivirové infekce, ať už založené na buněčných kulturách či laboratorních zvířatech, které pak byly následně využity při testování potenciálních antivirotik a charakterizace jejich mechanismu účinku. Cílem projektu tak bylo pochopení procesů, ke kterým dochází v organismu napadeném virovou infekcí, a identifikace látek, které mají antivirový účinek, a tedy potenciál být využity jako protivirové léky.
Jak a kde projekt konkrétně probíhal, jaké metody jste použili?
Vzhledem k náročnosti projektu jej bylo nutné realizovat na třech spoluřešitelských pracovištích – v Laboratoři emergentních virových nákaz, která je společným pracovištěm Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně a Parazitologického ústavu Biologického centra AVČR v Českých Budějovicích, a dále v Ústavu biologie obratlovců AVČR ve Valticích (prof. RNDr. Zdeněk Hubálek, DrSc., doc. RNDr. Ivo Rudolf, Ph.D.) a v Ústavu organické chemie a biochemie AVČR v Praze (Mgr. Radim Nencka, Ph.D.). Jednalo se tedy o společné úsilí virologů, odborníků v oblasti medicínské zoologie a medicinálních chemiků. Většina práce se tedy odehrávala převážně v laboratořích organické chemie (syntéza látek) a ve virologických laboratořích.
Vzhledem k tomu, že virus západonilské horečky je nebezpečným patogenem člověka, veškerá práce se životaschopným virem se musí odehrávat v laboratořích s vysokým stupněm biologického zabezpečení (BSL-3). Jedná se o laboratoře s omezeným přístupem, ve kterých je udržován podtlak vzduchu a odsávaný vzduch je filtrován speciálními HePa filtry, které mají póry tam malé, že dokáží zachytit i virové částice. Pracovníci nosí v laboratoři speciální jednorázové obleky a přes hlavu mají kuklu s přívodem vzduchu. Částečně výzkum probíhal i v terénu, kde se kolegové z Ústavu biologie obratlovců věnovali monitoringu výskytu viru západonilské horečky v komárech a izolovali zajímavé nové kmeny viru lišící se svými biologickými vlastnostmi, které byly následně využity v experimentech zaměřených na patogenezi onemocnění a též při testování antivirových látek. Samotné experimenty byly prováděny na buněčných kulturách a s využitím laboratorních myší. Kvůli komplexnosti problematiky není možné veškeré testy na laboratorních zvířatech nahradit alternativními metodami.
V případě testování antivirových látek byly provedeny počáteční pokusy na buňkách a pouze takové látky, které v těchto podmínkách vykazovaly nejlepší antivirový účinek a nejnižší toxicitu, byly následně vybrány pro testování na myších. Pomocí těchto experimentů jsme nakonec identifikovali látku, která vykazovala vysoký léčebný efekt, kdy v případě podání látky přežívalo 90-100 % jedinců infikovaných smrtelnou dávkou viru. Látka kromě toho měla schopnost potlačit množení viru v těle infikovaného organismu a mírnila neurologické příznaky.
RNDr. Martin Palus, Ph.D. při práci ve virologické laboratoři s vysokým stupněm biologického zabezpečení. Foto: Biologické centrum AVČR.
Co bylo v projektu nejtěžší?
Problematika vývoje a testování antivirových látek je mimořádně kompetitivní. Existuje celá řada konkurenčních skupin, které se věnují podobné problematice a mnohdy jde doslova o závod, kdo s daným objevem přijde jako první. Již nejednou se nám stalo, že s tématem, kterému jsme se intenzivně věnovali a které jsme již finišovali, nás předběhla konkurenční skupina. Na druhou stranu vím, jsme zase již několikrát předběhli my je, a to se mnohdy jedná o týmy s lepším zázemím a neporovnatelně většími finančními prostředky na výzkum. Když vypukla epidemie viru Zika, jednalo se doslova o závod. Tehdy nebylo ani jednoduché virus pro pokusy získat, protože virové sbírky byly naprosto zahlceny požadavky z celého světa.
Nám se podařilo virus nakonec získat od spřátelené laboratoře v zahraničí a ihned jsme zahájili testování přednostně látek, u kterých jsme již věděli, že účinkují proti viru západonilské horečky a viru klíšťové encefalitidy – předpokládali jsme, že podobný efekt bude pozorován i proti viru Zika. Znamenalo to pro nás dlouhé večery a víkendy strávené v laboratoři, ale tato strategie se ukázala být správnou. Nakonec jsme své výsledky publikovali jako první na světě, prakticky ve stejný okamžik jako belgická skupina, která identifikovala antivirový efekt proti viru Zika u zcela identické molekuly.
Jak je možné zjištěné informace využít v praxi?
Ne každá látka, která má antivirový účinek, se nakonec stane lékem. V každém případě i pouhý popis antivirového účinku u konkrétní molekuly má svůj smysl. Na základě takového zjištění totiž mohou chemici syntetizovat příbuzné molekuly, mohou se testovat různé možnosti kombinační terapie a podobně. Každé takové zjištění tak otvírá další, dříve netušené možnosti. V našem případě však přesto známe jednu látku, která již má k použití u pacientů relativně blízko. Jedná se o látku, která je v tuto chvíli ve druhé fázi klinického testování u lidských pacientů infikovaných virem žluté zimnice. Naše laboratoř objevila, že tato látka účinkuje i proti viru západonilské horečky, viru Zika a viru klíšťové encefalitidy. Pokud tedy bude nakonec schválená pro terapii žluté zimnice, již bude jen krůček k jejímu použití i pro tyto další flavivirové nákazy. Nezbývá než doufat, že veškeré testy dopadnou dobře.
Daniel Růžek
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
Vývoj a testování potenciálních antivirotik aktivních proti flavivirům i nadále pokračuje. Věnujeme se především viru klíšťové encefalitidy. Problematikou klíšťové encefalitidy se zabýváme i z hlediska poznání patogeneze onemocnění – zajímá nás, jakým způsobem virus proniká do mozku hostitele, jaké konkrétní buněčné typy v mozku virus napadá, jak probíhá imunitní odezva v infikovaném mozku a v periferních tkáních. Snažíme se také nalézt konkrétní geny v genomu pacienta, které předurčují závažnost klinického průběhu klíšťové encefalitidy. Kromě toho pracujeme i na vývoji účinné imunoterapie či post-expoziční profylaxe klíšťové encefalitidy, založené na použití lidských monoklonálních protilátek. V takovém případě by bylo možné aplikovat imunoglobulinový preparát již po odstranění přisátého klíštěte – podání protilátek by pak snížilo riziko rozvoje onemocnění. V tomto směru je náš výzkum ale stále ještě v plenkách.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Velmi oceňuji snahu Grantové agentury ČR snížit administrativní zátěž spjatou s řešením projektů. Má dosavadní zkušenost se spoluprací s GA ČR je zcela pozitivní. Systém GRIS je uživatelsky přátelský a jednoduchý.
Projekt „Polymerní léčiva aktivně směrovaná rekombinantním fragmentem protilátky jako terapeutický nástroj v léčbě GD2 pozitivních nádorů“ pod vedením doktora Milana Fábry z Ústavu molekulární genetiky AV ČR byl zaměřený na transport potenciálně protinádorově působících látek pomocí anti GD2 protilátky. Jednalo se o problematiku onkologického výzkumu, zabývající se přípravou polymerů nesoucích cytostatika aktivně směrovaná fragmentem protilátky k GD2 pozitivním nádorům. Projekt měl velmi kvalitní výstupy – sedm impaktovaných prací, nejvyšší IF 8,867. O detailech jsme si povídali se spoluřešitelem projektu Michalem Pecharem (ÚMCH AV ČR) a se členem týmu Vlastimilem Králem (ÚMG AV ČR).
Proč jste se rozhodl věnovat v projektu právě tomuto tématu?
Oddělení biolékařských polymerů ÚMCH AV ČR se dlouhodobě věnuje výzkumu vodorozpustných polymerních nosičů léčiv, zejména kancerostatik. Jednou z možností, jak výrazně zlepšit vlastnosti protinádorových léčiv je jejich cílené směrování ke konkrétním receptorům (antigenům) na povrchu některých nádorových buněk pomocí vhodného cílícího ligandu, například fragmentu protilátky. V tomto projektu jsme po diskuzi mezi chemiky a biology zvolili cílový antigen GD2, který je hojně zastoupen na mnoha velmi nebezpečných typech nádorů, jako jsou např. melanomy, neuroblastomy či některé lymfomy. Důležitou roli v tomto rozhodnutí hrála i skutečnost, že letitá expertíza v oddělení strukturní biologie ÚMG umožnila připravit plně funkční fragment protilátky antiGD2, který byl použit jako zmíněný cílící ligand.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu zkoumali?
Zjednodušeně řečeno, naším hlavním cílem bylo ověřit hypotézu, že polymer, nesoucí protinádorové léčivo a zároveň i cílící ligand, bude při léčbě nádorů, obsahujících příslušný receptor, například GD2, účinnější než nesměrovaný polymer, nesoucí pouze samotné léčivo. Zároveň jsme chtěli potvrdit domněnku, že pro směrování není nutné navázat na polymer celou protilátku, ale stačí použít pouze její fragment připravený pomocí metod genového inženýrství. Tyto metody nám totiž umožňují připravit fragment protilátky vhodný pro zcela definovaný způsob připojení k polymernímu nosiči.
Jak projekt konkrétně probíhal?
Chemici z ÚMCH připravili polymerní nosiče s protinádorovými léčivy, případně s fluorescenčními značkami, které usnadňují sledování dalšího osudu polymerních léčiv v buňkách či laboratorních myších. K některým polymerním léčivům také připojili směrující ligandy buď kovalentní chemickou vazbou, případně vhodnou nekovalentní vazbou. Biologové z ÚMG připravili fragmenty protilátek „na míru ušité“ pro navázání na polymer a pro jeho následné cílení do nádorů. Dále prováděli veškeré biologické testování připravených polymerních léčiv na buněčných kulturách pomocí fluorescenční konfokální mikroskopie a průtokové cytometrie. Nakonec byla ověřována protinádorová účinnost připravených preparátů i na laboratorních zvířatech s různými nádorovými modely a sledována doba přežití léčených a neléčených zvířat a případné vedlejší účinky léčby.
Co bylo v projektu nejobtížnější?
Asi nelze jednoznačně určit, která část projektu byla nejtěžší. V každé fázi projektu to bylo něco trochu jiného a určitě bude jiný pohled chemika a biologa. Obtížná je například příprava dostatečného množství materiálu v laboratorních podmínkách a naplánování testů in vivo na myších modelech.
Bude možné získané poznatky využít v praxi?
Ačkoliv se jedná o projekt základního výzkumu, který neměl za cíl uvést do praxe žádný nový výrobek nebo technologii, výsledky získané při řešení projektu mohou výrazně pomoci při vývoji nové generace cílených protinádorových léčiv. Takovým konkrétním výsledkem je například zjištění, že směrování polymerního léčiva fragmentem protilátky může několikanásobně zvýšit specifickou toxicitu léčiva vůči určitému typu nádoru.
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
Pokračujeme ve výzkumu nových cílených polymerních terapeutik a diagnostik. Tento rok žádáme o grant, který by nám umožnil další rozšíření současné tématiky, která se nám jeví velmi slibná. Tak uvidíme, jak dopadneme…
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Systém GRIS zaznamenal v posledních letech po technické stránce jisté zlepšení. V dřívějších dobách neustále padal, byl v průběhu kritického časového období často nedostupný, takže podávání aplikace celkově vyžadovalo notnou dávku psychické odolnosti. Zde je tedy patrný zřetelný posun k lepšímu. Taktéž pracovníci helpdesku GA ČR jsou vstřícní a ochotně pomáhají. Daleko větším problémem než samotná aplikace GRIS, je však celý systém financování základního výzkumu v ČR. To by vydalo na samostatnou knihu…
Úvodní fotografie: (zleva) Michal Pechar, Robert Pola, Irena Sieglová, Vlastimil Král, Milan Fábry
Projekt „Násilí ve střední Evropě za první světové války a v poválečné době. Srovnání rakouských a českých zemí“ se zaměřil na komparativní dějiny násilí jako klíčového fenoménu rekonstituce střední Evropy během první světové války a těsně po ní. Pozornost věnoval primárně českým a rakouským zemím a jejich kulturním dějinám. Klíčovou otázkou bylo, jak byly nejrůznější podoby fyzického násilí chápány a interpretovány v rámci každodenního životajakv čase, kdy násilí během první světové války kvantitativně narůstalo, tak i následně v rámci nově se ustavujícího řádu těsně po konci války. Vznik nástupnických národních států po roce 1918 projekt chápal jako pokus znovu „zvládnout“ vykolejení předchozích let v nových podmínkách. O detailech jsme si povídali s jeho hlavním řešitelem docentem Rudolfem Kučerou z Masarykova ústavu a Archivu AV ČR.
Proč jste se rozhodli zkoumat právě toto téma?
Byly pro to dva hlavní důvody. Ten první byl odborný, ten druhý byl do jisté míry osobní. Co se týká odborného, tak když jsme se dívali do odborné literatury na téma násilí, zjistili jsme, že odborná literatura po celém světě uznává velkou roli, kterou hrálo násilí v poražených státech první světové války. Knihy a články o radikalizaci a fyzickém násilí v meziválečném Německu, Rakousku nebo Maďarsku už nemusíme ani počítat, ale můžeme je rovnou vážit. Nikdo se však již důsledně nezeptal, zda a jaké formy násilí produkuje zkušenost válečného vítězství a nově nabyté nezávislosti, jak tomu bylo např. v Československém případě. Chtěli jsme se tedy podívat na podoby a význam fyzického násilí v momentě, když končí jeden celý svět a řád, což byla v našem případě první světová válka a s ní spojený konec rakousko-uherské monarchie, a vzniká řád nový a úplně jiný, o kterém nikdo vlastně neví, jak bude konkrétně vypadat.
Co se týká soukromého zájmu: uvědomili jsme si, jak jsou některé aspekty, které jsme zkoumali na historickém materiálu, do značné míry aktuální. Mluvím o letech 2013–2016. My jsme viděli, že to, co zkoumáme pro období poválečného Československa, kde byly veřejné manifestace se šibenicemi, kde se vyhrožovalo určitým skupinám lidí, kde se radikalizoval veřejný život, hledali se a stigmatizovali nepřátelé, tak to samé se odehrávalo aktuálně také kolem nás. Když jsme si během řešení projektu otevřeli noviny, našli jsme v nich často fotky, kde dav nesl šibenice, vyhrožoval lidem apod. Některé podobné aspekty radikalizace obyvatelstva po první světové válce a v době, kdy jsme na projektu pracovali, nás místy až šokovaly.
Jaká území a proč jste v souvislosti s fyzickým násilím zkoumali?
První bylo meziválečné Československo jako klasický reprezentant země, která vyšla z 1. světové války jako vítěz. Druhým subjektem bylo meziválečné Rakousko, to byla naopak poražená země. Tou třetí oblastí byla oblast Jižních Tyrol, což je německojazyčná část dnešní Itálie, která byla po válce odňata Rakousku a místní německé obyvatelstvo se tím dostalo pod italskou správu. Jednalo se tak v podstatě o region ve válce poražený, který se ale stal součástí vítězného státu. Podařilo se nám tak srovnat vliv, jaký měla na podoby a intenzitu fyzického násilí zkušenost válečné porážky a vítězství. Zajímalo nás, jakou roli zde hraje násilí pro vybudování nového státu a nového porozumění o tom, kam bude dále ten stát směřovat. Zajímalo nás však nejen samotné násilí, ale také jak je mu rozuměno, jak k němu doboví odborníci jako například soudci, policisté, psychologové či psychiatři, ale i široká veřejnost, přistupují a jak ho hodnotí.
Můžete popsat nějaké akty násilí po 1. světové válce u nás?
Pád Rakouska-Uherska přinesl zvýšení násilí na celém jeho bývalém území. V Čechách je známý masakr německého obyvatelstva v Kadani v březnu 1919 a některých jiných městech, kde československá armáda spustila střelbu do demonstrací plných civilistů. Byly tam desítky mrtvých. V Československu však drtivá většina násilných incidentů nebyla takto výrazná, ale byly to spíše různé potyčky, nebo omezené útoky. Poválečná léta jsou také typická zvýšenou mírou antisemitismu, kdy čeští uvědomělí občané viděli židy jako někoho, kdo nepatří do jejich státu, někoho, kdo je spojován s bolševickou levicí na jedné straně, nebo se starým rakousko-německým řádem na straně druhé. Zároveň ale také dochází ke vzájemnému vyrovnávání účtů mezi Čechy navzájem. Přicházejí útoky na jiné Čechy, kteří byli spojováni se starým řádem. Velkým fenoménem byly křivdy spojené s poválečným zásobováním. První světová válka přinesla akutní zásobovací krizi, v některých místech byl téměř hladomor. A z toho pramenily útoky na ty, kteří skutečně nebo domněle z této situace profitovali, proti různým keťasům, překupníkům, někdy i četníkům nebo členům zásobovacích komisí. Málokdy to ale končilo smrtí.
Kadaň (pohlednice)
Z jakých zdrojů jste čerpali?
Řadu věcí jsme čerpali z dobového tisku nebo z policejních a soudních archivů. Pokud se ty věci dostaly k soudu, procházeli jsme také vyšetřovací spisy. Tam můžete vidět, jak se ti lidé obhajovali, jaká byla jejich motivace apod.
Jaké byly rozdíly mezi těmi regiony, které jste zkoumali?
Násilné incidenty se objevovaly všude. Nejméně násilí bylo v oblasti jižních Tyrol. Byla to agrární oblast, která je charakteristická nízkým osídlením. Obydlená údolí mezi sebou příliš nekomunikovala, a navíc byla blízko fronty, a tedy pod silným policejním dohledem. Co se týká Čech a Rakouska, tam bylo vzrůstající fyzické násilí po roce 1918 pevně spojeno právě se zkušeností válečného vítězství, respektive porážky. V Československu existoval pocit vítězství. Drtivá většina nový stát chtěla a násilí sloužilo k vyloučení těch, kteří budování nového státu skutečně či jen domněle bránili. Patří sem antisemitské násilí, případně násilí vůči reprezentantům starého řádu. Zmínit mohu například pogrom v Holešově na Moravě z prosince 1918, kde čeští vojáci vracející se z války společně s místními obyvateli vypálili židovské ghetto, dva lidé tam přišli o život.
Jak to vypadalo v Rakousku?
V Rakousku žádný takový konsensus o podobě nového státu nebyl. Nebyl ani základní konsensus na tom, že Rakousko má být republika, že má být demokraticky volený parlament. Existovaly silné skupiny monarchistů, protofašistů nebo sociálních demokratů. Násilí tak bylo v Rakousku mnohem silnější, protože nemělo ten základní společný cíl ustavit široce přijímaný stát. Jednalo se spíše o vymezování jednotlivých táborů, což postupně vyústilo až do občanské války na začátku třicátých let.
Když to zjednoduším tak v Československu bylo cílem násilí vybudovat národní stát, zatímco v Rakousku to byl účel politický, tedy vytvořit levicově nebo naopak pravicově radikální diktaturu. Politizace v Rakousku byla větší problém, protože jednotlivé tábory se nemohly shodnout v podstatě na ničem a k násilí tak sahaly mnohem častěji a radikálněji, než v tehdejším Československu…
A oblast Jižních Tyrol?
Tam je násilí primárně reakcí na vetřelce vycházející zvenčí a je vlastně jedno odkud přijdou. Za války pořádali místní sedláci hony na válečné zajatce nebo na dezertéry z vlastní, rakousko-uherské armády. Tito lidé byli prostě cizí a ohrožovali místní malé komunity. Po válce pak přichází Italové z jihu, a i proti nim se původní obyvatelé brání, později pak také proti různým fašistickým bojůvkám.
Zde hrál ústřední roli incident z roku 1921, kdy se v největším jihotyrolském městě Bolzanu konal historicko-folklorní průvod, který byl napaden italskými fašisty. Došlo k přestřelce, při které zemřel učitel Franz Innerhofer, který se pak stal národním hrdinou a symbolem odporu proti italským fašistům, kterým je v celém regionu dodnes.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
Měli jsme financování na tři roky. Výsledkem je řada odborných studií v češtině, němčině a angličtině, přednášek na konferencích apod. Hlavním výstupem je závěrečná monografie, která všechny naše poznatky a argumenty shrnuje. Celkově ale od prvního momentu, kdy jsme se s kolegou a spoluřešitelem Otou Konrádem shodli na tématu, do momentu, kdy jsme drželi v ruce knížku, uběhlo 7 let. Nutno zmínit, že tato doba by byla ještě delší, kdybychom neměli třetího člena týmu, kolegu Václava Šmidrkala, který nám s celým projektem výrazně pomohl.
doc. Dr. phil. Rudolf Kučera, Ph.D.
Jaké bylo hlavní zjištění?
Pád Rakouska-Uherska a konec první světové války neznamenal konec násilí, spíše naopak, ještě ho vygradoval, a to ve všech nástupnických regionech. Co však bylo jiné, byly způsoby, jak bylo násilí současníky chápáno a k čemu bylo používáno. O těch rozdílech jsem mluvil. Zkušenost válečného vítězství nebo porážky ale měnila i vnímání toho, co to vlastně násilí je a proč k němu dochází. My jsme se například zabývali vedle kolektivního násilí i násilím individuálním a to v jeho nejextrémnější podobě – vraždě. Jak se měnilo dobové chápání vraždy, proč lidé vraždili, co ta vražda znamenala a jak se jí tehdy snažili zamezit. V Československu byla vražda vnímána, říkal to například také prezident Masaryk, jako pozůstatek staré rakouské prohnilé morálky, staré rakouské výchovy a špatných hodnot, což mělo být v novém republikánském zřízení odstraněno. Budoucnost Československa tedy byla viděna ve světlých barvách, protože nový demokratický člověk nevraždí. V Rakousku byl vzrůstající počet vražd dáván do kontextu naprostého poválečného rozvratu republiky, která neví, kam směřuje. Vraždy tak byly brány jako něco, co nikdy nezmizí a co je příznakem absolutního úpadku celé společnosti.
Jak se k těm násilným činům stavěla tehdejší politická reprezentace?
V té době probíhala jednání ve Versailles, československá reprezentace měla například snahu to násilí zakrýt, aby novou republiku mohla prezentovat v lepším světle. Řada těch násilných incidentů ale procházela standardním vyšetřováním, byla tam snaha dopadnout viníky a zcela v souladu s tehdejším právem je i odsoudit a potrestat. Bylo to leckdy citlivé, neboť za mnoha z těch násilných incidentů byli legionáři, kteří se vraceli z války jako hlavní hrdinové nového státu.
Proč právě legionáři?
Vraceli se do státu, o němž měli nějakou představu a za nějž bojovali. Ten stát byl v jejich představě národní, český, ale on tak úplně v reálu po jejich návratu nevypadal. V Československu i nadále žili židé, Němci a další menšiny. Stejně tak i desetitisíce válečných uprchlíků z Haliče, kteří byli jako jasně cizorodý element největším trnem v oku.
Do jakého roku jste násilí zkoumali?
My jsme se omezili pouze na to, čemu se říká state bulding, tedy doba budování států a nových řádů, což bylo v tomto případě do přelomu let 1922 a 1923. V Itálii převzali moc fašisté, kteří se už nechtěli vracet do minulosti, ale začali budovat od základu zcela novou společnost, v Československu proběhl na počátku roku 1923 atentát na ministra financí Aloise Rašína, po kterém byl přijat zákon na ochranu republiky, který směřoval do budoucna a nebyl již bezprostředně spojován s válkou. V Rakousku proběhla v roce 1922 velká mezinárodní akce, která umožnila financování nové rakouské republiky a její přechodnou stabilizaci. Na přelomu let 1922 a 1923 tak ve všech sledovaných regionech došlo k překonání bezprostředních následků války a k jejich obratu směrem do budoucnosti.
Z vašeho projektu vznikla velká závěrečná monografie. Co je hlavním poselstvím knihy?
Laický čtenář by si z četby měl odnést, že je důležité přistupovat k informacím kriticky. My tam popisujeme řadu případů, které média popisovala úplně jinak, než se reálně stala. Máme tam například příběh zavražděného dělníka z roku 1917, kterému byly údajně uřezány kusy masa. Stalo se to v jisté vídeňské v továrně, kde pracovali ruští zajatci. Média, aniž by měla jakékoli informace, dávala ten čin do souvislosti právě s nimi – „to jsou ti, co nám tady jedí děti“. Když se ale podíváte do policejních spisů, toto tam vůbec není a ten případ se pravděpodobně vůbec nestal. Byla to fáma. A takových případů tam máme více. Z toho by si čtenář mohl vzít, že je třeba k té informační explozi, která se na nás dnes valí, přistupovat obezřetně a vždy se ptát, odkud daná informace pochází a s jakým cílem byla uveřejněna.
Co vás nyní čeká a na čem pracujete?
Náš projekt byl originální v tom, že jako první důsledně srovnával mezi státem v první světové válce vítězným a státem poraženým. Tento přístup v odborné veřejnosti velmi silně zarezonoval. Aktuálně dokonce jednáme s Oxford University Press o publikování anglického překladu projektové monografie. Právě práce na překladu mi teď zabírá asi nejvíce času. Vedle tohoto překladu mám před sebou ještě dvě další velké výzvy. Ta jedna rozvíjí poznatky, které jsme nastřádali v tomto projektu. V rámci mezinárodního česko-rakouského týmu zkoumáme působení a integraci válečných veteránů první světové války. Já jsem zodpovědný za vedení české části celého projektu, kde se zabýváme primárně těmi veterány, kteří bojovali v rakousko-uherské armádě. Druhá výzva je napsat kapitolu do souhrnných dějin Habsburské monarchie, kterou připravuje Cambridge University Press. Jedná se o ohromné dílo, ke kterému byly pozvání historici z celého světa, a mně byla svěřena kapitola o první světové válce, se kterou se teď snažím nějak poprat.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Z hlediska řešitelského kolektivu jsme neměli se systémem GRIS větší problémy. Veškerá administrativa šla skrze něj vyřídit poměrně hladce a bez problémů. Co se týká obecné administrativy projektu, musím říct, že GA ČR patří určitě k těm výrazně „uživatelsky příjemnějším“ agenturám, které se snaží projektovou administrativu držet na nutném minimu. I tak samozřejmě průběžné zprávy i závěrečná zpráva projektu zaberou nějaký čas, ale dalo se to s oběma kolegy zvládnout.
Terezie Mandáková ze Středoevropského technologického institutu (CEITEC) Masarykovy univerzity, spolu se svými kolegy z výzkumné skupiny Martina Lysáka a americkými kolegy z Washington University a Missouri Botanical Garden, se v rámci řešení standardního grantu GA ČR zaměřila na studium genomu plodiny lničky seté (Camelina sativa). Mandákové a jejím kolegům se podařilo identifikovat nejpravděpodobnější rodičovské druhy této hexaploidní plodiny, charakterizovat strukturu genomu pěti nejbližších příbuzných druhů a identifikovat mechanizmy, jakými se tyto genomy během evoluce měnily. Nové poznatky o historii genomu rodu Camelina nyní poskytují informace potřebné k prozkoumání možností budoucího šlechtění této starověké a ekonomicky významné plodiny. Unikátní studie Mandákové a jejích kolegů byla publikována v listopadu 2019 v prestižním časopise Plant Cell a uvedena také v rubrice In Brief.
Přínosy pro zdraví a ekonomický význam lničky seté
Mandáková se rozhodla studovat evoluci genomu lničky seté (Camelina sativa) z čeledi brukvovitých, příbuzné rostlinnému modelu huseníčku rolnímu (Arabidopsis thaliana). Lnička setá je starobylá olejnatá plodina, která se v Evropě pěstovala již v roce 4000 před naším letopočtem. Lničkový olej extrahovaný ze semen má velmi vysoký obsah vitamínu E a omega-3 nenasycených mastných kyselin (39 %). Tyto „dobré tuky“ jsou nezbytné pro zdravé fungování buněk v našem těle a vedou například ke snížení rizika srdečních chorob. Lničkový olej je znám svými antioxidačními a protizánětlivými vlastnostmi, díky kterým je ideální podporou našeho imunitního systému. Je možné jej použít na vaření, jako čistý olej, potravinový doplněk nebo jako přísada do kosmetických přípravků. Lničkový olej je také stále populárnější jako obnovitelné průmyslové palivo, především v leteckém průmyslu.
Lnička setá je mimo jiné známa svou velmi dobrou odolností vůči suchu, díky které ji lze pěstovat téměř všude, což vzhledem ke klimatickým změnám činí tuto plodinu ještě cennější. V současnosti se lnička setá pěstuje zejména v USA, Kanadě, Slovinsku, Ukrajině, Číně, Finsku, Německu a Rakousku.
Struktura a evoluce genomu v rodu lnička (Camelina)
Genom lničky seté je hexaploidní a skládá se ze tří různých subgenomů, podobně jako je tomu například u řepky olejky nebo pšenice. Mandáková a její kolegové analyzovali strukturu genomu lničky seté a příbuzných druhů s využitím nejmodernějších cytogenetických metod. Cytogenetické metody použité v této studii jsou extrémně přesné. Cytogenetické mapy mnoha druhů z čeledi brukvovitých vytvořené Mandákovou a Lysákem byly ve spolupráci s jinými prestižními zahraničními vědeckými institucemi použity jako základ pro skládaní genomů nebo specifikaci konkrétních genetických struktur a přestaveb.
„Díky kombinaci několika cytogenetických metod, jakými jsou srovnávací malování chromozomu a genomická in situ hybridizace (metoda, která umožňuje identifikaci rodičovských genomů v rámci genomu potenciálního hybrida) a fylogenetických analýz, se nám podařilo odhalit strukturu genomu známých diploidních, tetraploidních a hexaploidních druhů z rodu lnička, zrekonstruovat rodičovské genomy hexaploidní lničky seté, objasnit její vznik a historii a určit mechanismy zodpovědné za současnou strukturu studovaných genomů v rodu Camelina,“ vysvětluje Terezie Mandáková. Vědkyně úspěšně zmapovala evoluční historii genomu této plodiny a odhalila mezidruhová křížení, ke kterým v minulosti došlo bez zásahu člověka.
Diploidní Camelina genomy (C. hispida, n = 7; C. laxa, n = 6; a C. neglecta, n = 6) vznikly z původního (ancestrálního) genomu se sedmi páry chromozomů (n = 7). Allotetraploidní genom C. rumelica (n = 13, N6H genom) vznikl hybridizací mezi diploidy C. neglecta (n = 6, N6) a C. hispida (n = 7, H). Allohexaploidní genomy C. sativa a C. microcarpa (n = 20, N6N7H) vznikly hybridizací mezi auto-allotetraploidem genomově podobným druhu C. neglecta (n = 13, N6N7) a C. hispida (n = 7, H), a jeho tři subgenomy zůstaly celkově stabilní od doby vzniku hexaploidního genomu dodnes.
Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Plant Cell a můžete si je přečíst ZDE. Shrnutí článku v rubrice In Brief najdete ZDE.
Tento jedinečný objev byl možný díky standardnímu tříletému grantu s názvem „Chybějící souvislosti: evoluce genomu v tribu Camelineae (brukvovité)“ (projekt č. 17-13029S), který Terezii Mandákové udělila Grantová agentura České republiky.
Další výzkum a očekávaný dopad na společnost
Průlomový objev Mandákové a jejích kolegů má mnoho uplatnění s pozitivním dopadem na společnost. Cílem šlechtitelů je zvýšení výnosu semen, obsahu oleje a dalších žádaných agronomických vlastností ekonomicky významných plodin jako je lnička setá. Toho lze dosáhnout vytvořením nových linií lničky křížením nyní identifikovaných rodičovských druhů této plodiny. Nově odhalená struktura genomů diploidních a tetraploidních příbuzných lničky seté by měla pomoci při celogenomovém sekvenování a tak pomoci najít klíčové geny ovlivňující např. výnos.
O řešitelce grantu
Terezie Mandáková je považována za světově uznávanou vědkyni v oblasti cytogenetiky rostlin a za jednu z nejúspěšnějších vědkyň na brněnském institutu CEITEC. Jako členka výzkumné skupiny Martina Lysáka se zabývá evolucí genomu rostlinné čeledi brukvovitých a její výsledky významně přispěly k našemu pochopení vývoje chromozomů a genomů rostlin. Svou vášní pro vědu, nadšením a skvělými organizačními schopnostmi jde inspirativním příkladem jak svým studentům, tak i kolegům. V roce 2018 byla za své mimořádné výzkumné výsledky oceněna Cenou rektora Masarykovy univerzity jako nejlepší vědec MU do 35 let v oblasti přírodních věd a lékařství. Přes svůj nízký věk je Terezie Mandáková díky svým vynikajícím vědeckým výsledkům, s více než 70 publikacemi (např. Nature Genetics, Nature Plants, eLIFE, Plant Cell, New Fytologist, Plant Journal, Plant Physiology, Current Opinion in Plant Biology), 1 800 citacemi a h-indexem 21, celosvětově považována za jednoho z nejlepších vědců v oblasti rostlinné cytogenetiky. Terezie je často zvána, aby přednášela na mezinárodních konferencích, čímž skvěle reprezentuje nejen svůj domovský výzkumný ústav, ale českou vědu jako takovou.
Projekt „Hem: potenciální hlavní regulátor u trypanosomatidů“ získal doporučení k udělení Ceny předsedkyně GA ČR za velký přínos pro rozvoj molekulární parazitologie, zaměřenou na studium bičivek. Projekt svým přesahem řešil také obecné otázky biodiverzity a jeho výsledky zasahují do mnoha oborů, včetně parazitologie, biochemie, molekulární biologie a tropické medicíny. Většina výstupů byla v dobrých časopisech v daném oboru, několik výstupů bylo i ve špičkových časopisech, jejichž impaktní faktor převyšuje 9. Výsledky byly publikovány ve 26 výstupech zahrnujících původní vědecké studie i přehledové články – např. J. Biol. Chem., Sci Rep., PLoS One, PLoS Pathogens, PNAS, Current Biology, Nucleic Acids Research a další. O projektu jsme si povídali s jeho řešitelem, profesorem Juliem Lukešem z Biologického centra AV ČR.
Proč se váš tým věnoval právě tomuto tématu?
Jedná se o dlouhodobý záměr naší laboratoře, trypanosomy jsou naše srdeční záležitost.
Můžete více rozvést, co jsou trypanosomy?
Trypanosomy jsou jednobuněční paraziti způsobující vysoce závažná až smrtelná onemocnění člověka, zejména spavou nemoc, leishmaniózu a Chagasovu chorobu. Ročně těmito nemocemi onemocní mnoho set tisíc lidí.
V čem jsou tito prvoci výjimeční?
Trypanosomy patří k vývojově nejstarším eukaryotickým organismům s celou řadou jedinečných buněčných mechanismů, které jim umožňují unikat imunitní odpovědi. Jinými slovy – několik trypanosom, také zvaných krevní bičíkovci, vpíchnutých do naší krve hmyzím přenašečem nakonec porazí triliony našich buněk, které se jim postaví.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu chtěli zjistit?
Snažili jsme se přijít na to, co umožňuje trypanosomě být vpravdě ďábelským parazitem.
V čem se trypanosomy odlišují od jiných parazitů?
Zvláštností trypanosom je, že je na nich téměř všechno zvláštní. Je zřejmé, že se minimálně poslední půl miliardu let vyvíjely odděleně od ostatních organismů a že po celou dobu vylepšovaly své parazitické strategie. Je doložené z jantaru, že parazitovaly již v krvi dinosaurů a vypadaly úplně stejně jako dnes.
Troufnu si dodat jako perličku, že ten nejzajímavější objev v rámci tohoto grantu stále ještě čeká na publikování, ale již byl představen formou přednášky na žhavé půdě Oxfordské univerzity. V rámci našeho výzkumu jsme s vysokou pravděpodobností objevili mechanismus, který zásadním způsobem odlišuje původce rychle usmrcující západoafrické spavé nemoci od poněkud méně patogenní, ale rovněž smrtelné trypanosomy odpovědné za východoafrickou spavou nemoc. Jelikož chceme jít do špičkového časopisu, musí být příběh kompletní, a ještě doděláváme některé pokusy.
Co objev tohoto mechanismus konkrétně znamená, v čem je jeho význam?
Upřímně řečeno, ačkoli se všude snažím popularizovat vědu, hlavní principy našeho objevu není snadné v pár větách sdělit. Snad lze alespoň říct, že jsme přišli na to, jak si trypanosoma bere z hostitele v různých formách železo, které je pro její přežití zásadní.
Na řešení projektu se podílel tým složený z osmi národností (ČR, Venezuela, USA, Kolumbie, Rusko, Indie, Ukrajina a Francie). Pro úspěch grantu byla zásadní naprosto špičková spolupráce s laboratoří prof. Vyacheslava Yurchenka z Ostravské univerzity. Právě rozdělení linií výzkumu a intenzivní komunikace a výměna výsledků, ale i vzájemné návštěvy členů obou laboratoří představovalo tu správnou směs.
Bude možné zjištěné informace využít v praxi?
Onen stále nepublikovaný výsledek má významné implikace, jelikož jeden druh trypanosom není schopen přijímat hemin, což může být důvodem jeho snížené patogenity pro člověka. Troufám si tvrdit, že pro klinický výzkum může tento výsledek být významný.
Znamená to, že je šance, že bychom dokázali spavou nemoc účinněji léčit?
Dobrou zprávou je, že se v příštím roce dostane na trh lék, od něhož se očekává prakticky vymýcení africké spavé nemoci. Situace je ale poměrně nepříznivá u jihoamerické Chagasovy choroby a leishmanióz, jimiž trpí něco přes 10 milionů lidí v řadě tropických zemí a účinné léky nejsou na obzoru. Náš objev je potenciálně pro výzkum nových léků důležitý.
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
V současné době pracujeme asi na dalších 20 projektech.
A konkrétně v oblasti zkoumání trypanozom?
Jsou to poměrně specializované výzkumy působení různých bílkovin, ale také se zabýváme trypanosomami, které působí těžká onemocnění palem či ryb. Tím, že studujeme, jak funguje buňka trypanosomy, jako bychom se dívali zpátky do minulosti alespoň půl miliardy let.
V komunálních odpadních vodách, které byly v minulosti považovány za poměrně snadno čistitelné, se ve stále větší míře objevují látky, které boří tyto zavedené mýty. Významnou skupinu těchto látek představují progestiny (či progestageny), které jsou obsaženy například v hormonální antikoncepci, ale i v jiných hormonálních preparátech, což je předurčuje k velmi širokému terapeutickému využití. S tím potom souvisí i jejich zvyšující se výskyt v komunálních odpadních vodách. Tyto látky mnohdy procházejí čistírnami odpadních vod bez výraznějších změn. Díky tomu se dostávají do povrchových vod, kde již byl jejich výskyt v různých částech světa prokázán. Informace o výskytu syntetických progestinů byly však dosud spíše útržkovité. Tým pod vedením docentky Hany Kocour Kroupové z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích začal v rámci projektu Grantové agentury České republiky tyto látky systematicky sledovat. Projekt pod názvem Výskyt a osud syntetických progestinů ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby trval tři roky a dosáhl výborných výsledků.
Už se někdo v minulosti sledováním syntetických progestinů zabýval?
Systematické sledování se před započetím našeho projektu neprovádělo, ačkoli syntetické progestiny mohou představovat velké riziko, a to nejen pro vodní organismy. Jedná se totiž o látky, které svou povahou napodobují přirozeně se vyskytující hormony a jejich nekontrolovaný vstup do organismu může vážným způsobem narušit stávající hormonální rovnováhu, o dalších vedlejších účincích těchto preparátů nemluvě.
Kde výzkum probíhal?
Probíhal jak v terénu, tak i v laboratorních podmínkách. Při mapování výskytu syntetických progestinů a s nimi souvisejících hormonálních aktivit jsme se zaměřili na „rizikové“ lokality, ke kterým patří odtoky z čistíren komunálních odpadních vod a dále místa pod zaústěním vyčištěných odpadních vod do povrchových vod, kde dochází k jejich naředění. V těchto místech byly odebírány vzorky vody k analýzám. Souběžně s monitoringem výskytu syntetických progestinů v povrchových vodách byly prováděny laboratorní pokusy, jejichž cílem bylo sledovat hormonální aktivity těchto látek in vitro a jejich vliv na ryby in vivo.
Proč jste se rozhodli v projektu zkoumat právě toto téma?
Během několika posledních desetiletí byly shromážděny důkazy o tom, že některé sloučeniny, které se dostávají do životního prostředí, mohou negativně ovlivňovat endokrinní systém volně žijících živočichů i lidí. Tyto látky začaly být souhrnně označovány jako endokrinní disruptory. Jednou z nejvíce sledovaných látek ze skupiny endokrinních disruptorů je 17α-ethinylestradiol, který je součástí většiny perorálních antikoncepčních přípravků. Bylo prokázáno, že tato látka hrála mimo jiné významnou roli při indukci intersexu u volně žijících sladkovodních ryb v řekách ve Velké Británii, a dokonce způsobila kolaps populace divokých ryb v sedmiletém experimentu, který byl prováděn na jednom z kanadských jezer. Poněkud v pozadí zájmu však dosud zůstávaly syntetické progestiny, které představují další důležitou ingredienci hormonální antikoncepce, a jejichž spotřeba je dokonce vyšší než u výše zmíněného 17α-ethinylestradiolu.
Klíčoví členové týmu juniorského projektu GAČR. Zleva doprava: Christoph Steinbach, Ph.D., Pavel Šauer, Ph.D., Alžběta Stará, Ph.D., Ing. Marie Šandová.
Jak projekt probíhal?
Aby bylo možné monitorovat výskyt progestinů ve vodním prostředí ČR, bylo nutné nejdříve vyvinout citlivou, a hlavně spolehlivou analytickou metodu. Tato metoda byla vyvinuta ve spolupráci s pracovní skupinou doc. Romana Grabice, Ph.D. z Laboratoře environmentální chemie a biochemie z naší fakulty. Jedná se o poměrně unikátní metodu, jejíž předností je, že postihuje všechny progestiny předepisované v jedné zemi. Dosud prováděné analýzy totiž zahrnovaly pouze několik vybraných progestinů bez ohledu na jejich spotřebu v dané zemi. Navíc, některé progestiny byly analyzovány vůbec poprvé. Na tomto místě je třeba vyzdvihnout také citlivost metody, neboť hodnoty limitu kvantifikace (LOQ) se pohybují v rozmezí od 0,02 do 0,87 ng/l.
Dalším důležitým úkolem byl výběr citlivého a spolehlivého in vitro biotestu vhodného pro sledování hormonálních aktivit vzorků vody odebraných na rizikových lokalitách, i čistých látek (progestinů). Volba v tomto případě padla na komerčně dostupné reportérové in vitro biotesty řady CALUX (BioDetection Systems, Nizozemí), které se nám velmi osvědčily.
Dále jsme prováděli dlouhodobé laboratorní experimenty na dvou modelových druzích ryb. Cílem těchto testů bylo zjistit, do jaké míry ovlivňují vybrané syntetické progestiny vývoj pohlavního ústrojí ryb a zda jsou schopné ovlivnit reprodukční chování a v konečném výsledku i plodnost ryb.
Překvapilo vás něco?
Překvapilo nás, že i relativně nízká koncentrace syntetického progestinu, v jednotkách nanogramů na litr, může významně ovlivnit nejen reprodukční chování ryb, ale dokonce jejich reprodukci úplně inhibovat. Dalším zajímavým faktem bylo zjištění, že expozice binární směsi syntetických progestinů o nízké koncentraci (opět jednotky ng/l), ale už ne jednotlivým látkám o stejné koncentraci, vedla k výraznému zvýšení podílu hermafroditních ryb (intersexu). Na tomto místě bych chtěla zdůraznit, že v životním prostředí jsou organismy vystavovány právě směsím různých polutantů a bez detailnějších studií lze těžko odhadnout, jak se účinky jednotlivých polutantů budou ve směsi projevovat. A proto pokud jednotlivé látky v laboratorních podmínkách nezpůsobí žádné negativní změny, neznamená to, že se tak budou tyto látky chovat i ve směsích. Tento fakt je potřeba mít na paměti při hodnocení „bezpečnosti“ či rizikovosti výskytu polutantů v životním prostředí. Je samozřejmé, že v těchto souvislostech daný problém nabývá ohromných rozměrů.
V rámci řešení projektu jsme naštěstí dospěli i k jednomu pozitivnímu zjištění, které nás velmi potěšilo. Provedený monitoring výskytu progestinů totiž ukázal, že koncentrace sledovaných hormonů na odtoku z českých čistíren odpadních vod zatím nedosahují tak vysokých hodnot, jaké byly zaznamenány v jiných evropských či asijských státech. Ale vzhledem k neustále narůstající spotřebě hormonálních preparátů a k jejich rozšiřujícímu se spektru je třeba věnovat této problematice i nadále patřičnou pozornost.
Technička Ing. Marie Šandová při provádění in vitro biotestu pro sledování hormonálních aktivit syntetických progestinů a vzorků vody.
Jak mohou být získané informace využity v praxi?
Myslím si, že naše poznatky o výskytu a toxikologických vlastnostech syntetických progestinů by se mohly stát podkladem pro státní či evropské regulační orgány, které nastavují kritéria pro hodnocení kvality vody. Podle mého názoru by bylo vhodné rozšířit soubor polutantů, které jsou sledovány jako ukazatele jakosti povrchových vod, o některé vybrané progestiny.
Podařilo se v projektu naplnit cíle, které jste si stanovili?
Hlavní cíle projektu se nám naplnit podařilo. Nicméně v průběhu projektu vyvstalo několik dalších otázek. Zaujal nás například fakt, že vzorky vody z některých lokalit České republiky vykazují relativně silnou anti-progestagenní aktivitu. Dosud však není jasné, jaké důsledky by mohla mít taková aktivita pro vodní organismy. Dle mého názoru, je to jedna z otázek, na kterou bychom měli v budoucnu hledat odpověď.
Na čem dalším zajímavém nyní pracujete? Jaké další výzvy/mety máte před sebou?
V současné době se věnujeme screeningu (anti-)thyroidních aktivit ve vodním prostředí a hledání látek, které jsou nositeli těchto aktivit. Jedná se o látky (aktivity), které mohou negativně ovlivňovat činnost štítné žlázy, a to jak u lidí, tak u vodních organismů. Vzhledem k relativně vysoké prevalenci onemocnění štítné žlázy v lidské populaci, považujeme toto téma za velmi důležité. Jinak, nyní mám před sebou jeden velký úkol, tentokrát však zcela jiné povahy. Před nedávnem se nám totiž narodil další potomek.
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
Andrej Pavlovič s mäsožravou rastlinou Nepenthes pervillei
Archeologické práce v pyramidovém komplexu faraona Džedkarea v roce 2018 (foto Hana Vymazalová)
První pohled do zdobeného podzemí Chuyho hrobky (foto Hana Vymazalová)
Práce v podzemí Chuyho hrobky (foto Hana Vymazalová)
Usazování kamenného obětního stolu na jeho původní místo v Chuyho kapli (foto Hana Vymazalová)
Hana Vymazalová při dokumentaci nápisů v Chuyho hrobce (foto Mohamed Megahed)
Výzkum Džedkareova pyramidového komplexu probíhá s podporou GA ČR (foto Hana Vymazalová)
Profesor Daniel Storch
Řada simulací srážek mezi Pallas a menšími planetkami hlavního pásu. Vzájemná rychlost terče a projektilu dosahovala 12 km/s; rychlosti výhozu většiny úlomků jsou řádově srovnatelné s únikovou rychlostí 300 m/s.
Kadaň (pohlednice)
doc. Dr. phil. Rudolf Kučera, Ph.D.
Terezie Mandáková je považována za světově uznávanou vědkyni v oblasti cytogenetiky rostlin a za jednu z nejúspěšnějších vědkyň na brněnském institutu CEITEC. Jako členka výzkumné skupiny Martina Lysáka se zabývá evolucí genomu rostlinné čeledi brukvovitých a její výsledky významně přispěly k našemu pochopení vývoje chromozomů a genomů rostlin. Svou vášní pro vědu, nadšením a skvělými organizačními schopnostmi jde inspirativním příkladem jak svým studentům, tak i kolegům. V roce 2018 byla za své mimořádné výzkumné výsledky oceněna Cenou rektora Masarykovy univerzity jako nejlepší vědec MU do 35 let v oblasti přírodních věd a lékařství. Přes svůj nízký věk je Terezie Mandáková díky svým vynikajícím vědeckým výsledkům, s více než 70 publikacemi (např. Nature Genetics, Nature Plants, eLIFE, Plant Cell, New Fytologist, Plant Journal, Plant Physiology, Current Opinion in Plant Biology), 1 800 citacemi a h-indexem 21, celosvětově považována za jednoho z nejlepších vědců v oblasti rostlinné cytogenetiky. Terezie je často zvána, aby přednášela na mezinárodních konferencích, čímž skvěle reprezentuje nejen svůj domovský výzkumný ústav, ale českou vědu jako takovou.
