Rostliny nemohou utéct, musí se přizpůsobit, říká mladý český biolog oceněný Evropou

Zuzana Hronová Zuzana Hronová
14. 9. 2019 12:32
Drastická mutace je pro člověka i většinu živočichů neslučitelná se životem. Mnohým rostlinám však nejen neškodí, ale naopak přispívá k jejich úspěšné evoluci. Mutace se navíc týká většiny plodin důležitých pro nakrmení lidstva. I proto je jejich výzkum tak důležitý a nyní se dočkal i evropského grantu pro začínající vědce. Získal ho mladý biolog Filip Kolář z Přírodovědecké fakulty UK.
Biolog Filip Kolář.
Biolog Filip Kolář. | Foto: Luboš Wišniewski

Startující (též "juniorský") grant Evropské výzkumné rady umožňuje mladým začínajícím výzkumníkům vytvořit si vlastní skupinu a posunout hranice výzkumu novým směrem. "To znamená směrem, kde se ještě nezkoumalo, a v ideálním případě založit novou vědeckou disciplínu nebo nějak nově propojit ty stávající. V mém případě se budu snažit o propojení výzkumu na úrovni sekvencí DNA, tedy jednotlivých 'písmenek' skládajících dědičnou informaci (genom) a evolučních odpovědí rostlin na výzvy okolního prostředí," říká biolog Filip Kolář.

Dlouhodobě se věnuje evoluci rostlin, ve své práci kombinuje ekologii a biogeografii flóry s genetikou. Mimo jiné se zabývá adaptací rostlin na měnící se prostředí. Nejvíce ho zajímá role genomové duplikace, tedy zdvojení kompletní genetické informace. 

Jeho tým bude "číst" genetické informace mnoha populací různých druhů rostlin, klíčovou inovací má být jejich propojování se zkušenostmi z terénu a ekologickými pokusy, v čemž má český výzkum velmi dobrou tradici. Podle Filipa Koláře i proto, že se Češi nebojí jezdit do terénu.

"Dnešní doba je 'zlatým věkem biologie', protože díky rozvoji sekvenčních metod můžeme odhalit genetickou podstatu celé řady znaků a jevů v přírodě. To bylo třeba ještě před deseti lety nepředstavitelné," pochvaluje si.

Mutace je u rostlin častá a důležitá

Středobodem projektu je zvláštní mutace, kompletní zdvojení genetické informace. "Přestože bychom si mohli myslet, že taková drastická mutace je neslučitelná se životem, což skutečně platí u lidí i mnoha jiných živočichů, zejména u rostlin je velmi častá, a to jak v přírodě, tak i u průmyslově důležitých plodin," vysvětluje vědec.

V poslední době se podle něj dostávají do popředí i teorie, že pozitivní důsledky této mutace pomáhají rostlinám přizpůsobit se výzvám měnícího se prostředí. "Je to však jen teorie, kterou nikdo přímo neotestoval. Právě tuhle 'pozitivní' stránku zdvojení genetické informace proto budeme studovat," dodává.

České naděje

Vědci - děti

V seriálu online deníku Aktuálně.cz  "České naděje" vás seznamujeme s mladými nadějemi české vědy, kultury i české společnosti. Jsou mladí, ale již slaví mezinárodní úspěchy, vedou vlastní výzkumy, vynikají v umělecké oblasti, popřípadě jsou obětaví dobrovolníci či probouzí občanskou společnost.

Jak uvádí, genomovou duplikací nedávno prošla celá řada pro člověka klíčových plodin, namátkou brambory, pšenice, rýže, banány, jahody, kávovník či cukrová třtina. "Vyberte si svůj oblíbený rostlinný pokrm a já vám řeknu, že se skládá z rostlin, které mají zdvojený genom," glosuje to biolog.  

Znalost procesů, které působí na rostliny se zdvojenými genomy v přírodě, pak budou moci přímo využít výzkumníci ve šlechtitelství. Jelikož výzkum bude také identifikovat konkrétní geny, které v přírodě reagují na zdvojení obsahu DNA, výsledky Kolářova týmu využije i aplikovaný šlechtitelský výzkum.

Výzkum je podstatný i kvůli změnám klimatu

Když to vezmeme ještě obecněji, v době stále patrnějších klimatických změn je pro člověka velmi důležité vědět co nejvíce o schopnosti rostlin přizpůsobovat se rychle se měnícím podmínkám.

"Rostliny mají oproti živočichům tu zvláštnost, že nemohou utéct, a proto se výzvám prostředí v daném místě musí častěji přizpůsobovat," vysvětluje Filip Kolář. Výzkum jeho týmu ukazuje, že způsob, jakým adaptace u rostlin probíhají, je do značné míry opakovatelný a že v rámci druhu mohou různé populace využívat opakovaně ty samé varianty genů.

"Proto i pro přizpůsobení se změnám, které právě přicházejí, bude pro rostliny zcela klíčové, jakou genetickou proměnlivost mají jejich populace. A to není jen akademická otázka, aktuální výzvy prostředí jako sucho, výkyvy teplot nebo toxické půdy působí i na populace plodin nebo stromů, jak se můžeme přesvědčit při procházce naší krajinou," říká.

Zkoumání "evolučních konzerv"

Z podobného důvodu je důležitý i další předmět jeho zájmu - refugia, tedy území, kde mohou rostliny nebo živočichové přežívat nepříznivé etapy, jako jsou ledové doby či období sucha. "Z genetického pohledu refugia představují jakési 'evoluční konzervy', kde přetrvává zvýšená genetická proměnlivost. 

Pomocí moderních genetických metod dokážou biologové takové oblasti odhalit i u dnešních populací dávno poté, co například zmiňované ledové doby pominuly. "Právě v čase klimatických změn je nesmírně důležité tyto oblasti hostící pouhému oku nepostřehnutelnou proměnlivost odhalit a chránit," upozorňuje výzkumník.

Mladí čeští vědci budou zkoumat především divoké populace planých rostlin, podle Kolářových slov jakési přírodní laboratoře, které vypovídají o mnohém, co se dělo a děje v přirozených podmínkách.

Řada zkoumaných druhů ale budou velmi blízcí příbuzní hlavních modelů rostlinné genetiky, včetně toho nejdůležitějšího, o němž vědí rostlinní genetici s nadsázkou "téměř všechno" - drobné rostlinky huseníčku. Díky své dostupnosti v mnoha mutacích a malému genomu se totiž stal významnou modelovou rostlinou, která vědcům umožňuje pochopit biologii rostlin na molekulární úrovni.

"Na naše výsledky budou moci přímo navázat například desítky laboratoří zabývající se jednotlivými geny u huseníčku," upozorňuje Filip Kolář.

Česko získalo jen jediný grant

Radost z juniorského grantu Evropské výzkumné rady pro mladého českého vědce kalí nelichotivý fakt, že zatímco Německo obdrželo letos 73 grantů a Velká Británie 64, Česko získalo jediný. Malá úspěšnost se nedá svádět pouze na malou zemi s málo obyvateli, neboť například Švédsko, které má zhruba o půl milionu obyvatel méně než Česko, či Belgie s milionem lidí navíc mají letos 14 grantů.

Jak Kolář vysvětluje, částečně za to může přetrvávající zvyk na některých českých vědeckých pracovištích vychovat si své pomocníky nebo nástupce, kteří raději nikam neodcházejí, třeba i v obavě, aby o své místo nepřišli. Klíčovým požadavkem juniorského evropského grantu přitom je vědecká nezávislost. Tedy doklad, že uchazeč dělal výzkum i někde jinde než svůj doktorát, že nemá vědecké články pouze se svým školitelem či že byl někde v cizině na zkušené.

"Navíc vlastní psaní projektu je velmi náročné, trvá určitě měsíce, je potřeba neztratit motivaci. A pak známé české škarohlídství, že to je moc těžké, je to jen záležitost 'těch venku' a že to ani nemá cenu zkoušet," vyjmenovává Kolář, jemuž prý pomohla podpora kolegů a také startovací grant Primus, který nedávno na pomoc mladým výzkumníkům spustila Univerzita Karlova.

"Jsem ale optimista, vše se aktuálně rychle mění, a pokud se podaří držet nastolené trendy jako právě podpora začínajících vědců, určitě se bude úspěšnost zvyšovat. Podpora alespoň části vědecké komunity je úžasná, propojení se světovou vědou aspoň v biologii určitě roste a mladých šikovných lidí je tu také dost. Jde o to, udržet je motivované, aby jim výzkum přišel jako zajímavá kariéra a neodcházeli z vědy," uzavírá Filip Kolář.

Video: Vědci rozluštili genetický kód pšenice. Zrychlí se šlechtění jejích odrůd i zlepší její vlastnosti

Vědci rozluštili genetický kód pšenice. Zrychlí se šlechtění jejích odrůd i zlepší její vlastnosti | Video: Akademie věd ČR
 

Právě se děje

Další zprávy