Masožravá rostlina z filmu Adéla ještě nevečeřela sice neexistuje, ale určité podobnosti s reálným světem u ní jsou

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 …