Ondřej Smetana jako člen finského týmu ukončil téměř stopadesátiletou vědeckou debatu o tom, kde přesně v rostlině leží a jak se chovají zárodečné buňky, které jsou odpovědné za růst rostlin do šířky. K experimentům vědci použili drobný plevel huseníček rolní. Poznatky by se však daly uplatnit i při pěstování užitkových rostlin, třeba brambor, řepy nebo mrkve. Finští vědci už zkoumají, jak procesy fungují u stromů. Objev otiskl jeden z nejprestižnějších vědeckých časopisů světa, Nature.
Vystudoval jste Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy. Jak jste se ocitl ve Finsku?
Než jsem se odstěhoval do Finska, v životě by mě nenapadlo, že skončím na sedm let zrovna tam. Ve vědecké kariéře je důležité odjet do světa na zkušenou. Už doktorát jsem proto částečně dělal ve Francii, ve Štrasburku. Tu jsem si vybral proto, že ovládám jazyk a k té zemi tíhnu. Když jsem se rozhodoval, kde studovat dál, už jsem vybíral podle jiných kritérií. Hledal jsem projekt, který je výzvou, a našel jsem laboratoř Ari Pekky Mähönena, který mě přijal.
Takže jste naskočil do rozjetého vlaku?
To vůbec ne. Přijel jsem sem v roce 2012, laboratoř byla teprve rok nebo dva stará a pomalu se rozvíjela. Můj šéf ji založil poté, co se vrátil z postdoktorandské stáže v Holandsku. Projekt jsem dělal od nuly. Musel jsem vyvinout úplně nové metody a přístupy. Na kořeni huseníčku problematiku zárodečných buněk kambia před námi nikdo nestudoval.
Přišli jste s objevem, který ukončil víc než stopadesátileté spory o to, kde přesně leží a jak přesně se chovají zárodečné buňky kambia, což je dělivá vrstva tvořící buňky dřeva dovnitř a lýko směrem ven, tudíž je zodpovědná za růst rostlin do šířky. Čím to, že byly tyto buňky tak záhadné?
Protože kambium, které jsme studovali, není vůbec přístupné. Leží hluboko v rostlinném pletivu, takže nemůžete jednoduše dát rostlinu pod mikroskop a sledovat, jak a které buňky se dělí, protože tam zkrátka nevidíte. Museli jsme proto upravit metodu "lineage tracing", která se používá u živočichů i u rostlin. Ta metoda mě zajímala. Už během doktorátu jsem přišel na to, že mě baví vymýšlet nové metody a neotřelé přístupy ke studiu nějakého problému.
V čem tedy metoda spočívá?
Pomocí molekulárních nůžek, které upraví DNA, dokážeme v jedné buňce zapnout určitou barvičku. Když se buňka rozdělí, je pak ta barvička zapnutá i v buňkách dceřiných. My jsme tedy tuto barvičku zapínali v různých buňkách kambia, aniž bychom je viděli. Poté jsme rostlinu nechali několik dní růst, načež jsme ji rozřezali na příčné řezy. Na nich jsme v pletivu mohli pozorovat různé barevné sektory, jakožto stopy původních buněk. Podle pozice a velikosti těchto sektorů jsme mohli zjistit, které buňky se dělí a jakým směrem.
Viděli jsme, že některé sektory v kambiu rostou na stranu dřeva i lýka. Což znamená, že tyto sektory pocházejí ze zárodečné buňky, která se dělí na obě strany. To ukončilo stopadesátiletou debatu o povaze zárodečné buňky. Dodnes nebylo jisté, zda stojí za vznikem dřeva i lýka jedna vrstva zárodečných buněk, nebo jsou v kambiu tyto vrstvy dvě. Tato metoda nám také pomohla odhalit to, že zárodečné buňky kambia jsou organizovány okolo mladých buněk dřeva, které zarodečným buňkám vysílají signály, aby se dělily.
Stavbou a vývojem rostlinného těla jste se zabýval i dříve, ve Francii a v Praze?
Ne, studoval jsem stresovou biologii. Konkrétně jsem se zabýval tím, jak rostliny bojují s poškozením DNA. V buňkách totiž neustále probíhají mutace a některé mohou být škodlivé. Buňka má tedy opravnou mašinerii, která tyto mutace neustále opravuje. Když jsme vystavení stresovým faktorům, jako je UV záření ze slunce, které poškozuje DNA, mutací může vzniknout tolik, že jsou už neopravitelné nebo se zkrátka buňce už nevyplatí opravit. Za těchto okolností buňka nastartuje takzvanou buněčnou sebevraždu, což je geneticky kontrolovaný proces.
U živočichů i člověka se však může stát, že se buněčná smrt nenastartuje, což může vést ke vzniku rakoviny. Zkoumali jsme, jak jsou tyto mechanismy nastavené u rostlin, jelikož ty zároveň potřebují UV záření ke svému životu.
Na co jste přišli?
Zkoumali jsme, jak na poškození DNA způsobené jednou chemickou látkou reagují zárodečné buňky ve špičce kořenu huseníčku a také buňky v suspenzní kultuře tabáku, což jsou buňky, které se pěstují v živném roztoku. Přišli jsme na to, že rostlinné buňky jsou mnohem odolnější k poškození DNA, kromě buněk zárodečných. A také jsme popsali, jak jeden gen rozhoduje o opravě DNA nebo buněčné sebevraždě podle toho, v které fázi cyklu buněčného dělení se nachází.
Využil jste ty poznatky při své současné práci?
Myslím, že určitě. Ve vědecké práci je podle mě velmi důležité měnit problematiku, kterou se zabýváte, rozšíříte si tím obzory. Tak můžete do nového výzkumného týmu přinést jiný pohled na věc. Když jsem žádal o místo v Helsinkách, myslím, že mi určitě pomohlo, že jsem v motivačním dopisu zmínil, že něco vím o poškození DNA, buněčném cyklu a sebevraždě a jak by to mohlo pomoci k řešení daného problému.
Jsem vlastenec, chci založit vlastní tým v Česku
Chcete pokračovat ve výzkumu ve Finsku?
Do konce tohoto roku bych se chtěl vrátit do Česka. Ve Finsku máme skvělý tým a navíc mi šéf řekl, že kdybych chtěl, můžu tady zůstat navždy. Ale jelikož jsem tady sedm let, je čas vystoupit z pohodlí a učinit další krok vědecké kariéry. Rád bych v Česku založil vlastní výzkumnou skupinu, ale vše záleží na tom, zda se mi podaří získat granty.
Proč se chcete vracet zpátky?
Protože mám v Česku rodinu, kořeny. Také si myslím, že u nás i v dalších postkomunistických zemích je velkým problémem odliv mozků. Vědci získají vzdělání v Čechách a pak odjedou do západních zemí, kde zůstanou. Samozřejmě se tomu nedivím, protože v Česku jsou věda a výzkum dlouhodobě podfinancované. Chci se vrátit i proto, že jsem vlastenec.
Vlastenec v jakém smyslu slova?
Vlastenectví má pouze pozitivní význam. Jak řekl Charles de Gaulle, vlastenectví je založeno na lásce k vlastní zemi, kdežto nacionalismus je založený na nenávisti k ostatním národům. Takže jsem vlastenec.
U jednoho z článků v časopisu Nature jste podepsaný jako první autor. Znamená to, že jste přímo vedl tým?
Na začátku jsem na experimentech pracoval sám. V naší laboratoři ale platí strategie, že když se dostanete do fáze výzkumu, kdy máte dostatek výsledků a tak i přesnou představu, o čem vaše publikace bude, dostanete pod sebe pár doktorandů nebo magisterských studentů, kteří začnou pomáhat s doplňujícími pokusy, u kterých už většinou tušíte, jak dopadnou.
Z takto organizované práce těžím já sám, protože publikace bude dřív hotová, ale i mí studenti, protože je v mém vlastním zájmu, aby práci dělali dobře, takže se jim snažím věnovat, jak to jen jde. Tím pádem se něco naučí a zároveň budou spoluautory. Za celou dobu jsem vedl tři magisterské studenty, velmi mi pomohla i doktorandka Riikka Mäkilä a magisterská studentka Munan Lyu, které jsou druhou, respektive třetí spoluautorkou. Pro většinu z nich je to jejich první vědecká publikace.
A vše měl samozřejmě pod palcem šéf týmu Ari Pekka Mähönen, který je skvělý člověk a učitel. Jeden bez druhého bychom toto nedokázali.
Co ještě oceňujete na finském přístupu k vědě? Z čeho bychom si mohli vzít příklad?
Je to tady dobře zorganizované, všechno dobře funguje mimo jiné proto, že tu všichni dodržují pravidla, která jsou dobře nastavená. Na finském školství je skvělý jejich přístup, kdy nepoukazují na vaše chyby a nedostatky, které by měl člověk zlepšit, ale pouze na to, v čem jste dobrý a v čem se můžete rozvíjet. Zatímco první přístup vede k tomu, že všichni dělají všechno, ale průměrně, ten druhý pomáhá člověku najít obor, ve kterém vyniká, má ho rád a věří si v něm. Přístup, kdy se lidé zaměřují na pozitivní věci a ne na negativní, se mi tady ve Finsku moc líbí.
Třeba se vám to podaří přenést do Česka…
I v Česku se to mění, znám spoustu nadaných lidí, kteří tento přístup razí také. Negativistický přístup je, myslím, pozůstatek hrůzné nadvlády komunistů, kteří nechtěli a stále nechtějí, aby ve společnosti někdo nevyčuhoval nebo byl odlišný. Chtějí, aby všichni byli průměrní. Ale já Česku fandím, myslím, že Češi jsou velmi šikovní a že toho můžeme hodně dokázat. To je také jeden z důvodů, proč se těším zpátky.
Co ještě chybí uplatnění vašich poznatků v praxi? Jakou máte před sebou cestu?
Tady na univerzitě v Helsinkách je kromě našeho týmu ještě tým profesora Helariutty, který studuje topol a břízu. Snaží se zjistit, jestli mechanismy, které jsme objevili u huseníčku, platí i pro stromy. To by v budoucnosti mohlo vést k tomu, že třeba zvýšíme produkci biomasy ve formě dřeva.
Co to přesně znamená?
Zárodečné buňky, jejichž chování jsme popsali, jsou po bakteriích největšími producenty biomasy na světě, která je důležitým zdrojem obnovitelné energie. Zvyšování produkce biomasy by také mohlo být jednou ze strategií, jak ukládat nadměrné množství oxidu uhličitého v atmosféře v podobě uhlíku ve dřevě.
Což by mohlo pomoct zmírnit globální oteplování?
Teoreticky ano. Navíc by se biomasa využívala k výrobě biopaliv.
Kam se bude ubírat cesta vašeho výzkumu?
Chtěl bych v Česku pokračovat ve výzkumu kambia, ale nejen na modelové rostlině, ale i na rostlině s praktickým využitím. Proto bych chtěl začít pracovat na bramboře, která je třetí nejdůležitější plodinou na světě. Růst bramborové hlízy má totiž kambium také na svědomí. Pokud bych byl ve svém výzkumu úspěšný, v budoucnu by se mohly pěstovat brambory, které by rostly rychleji a tím se zvýšila jejich produkce.
Kdy jste se vůbec začal zajímat o rostliny?
Kytky jsem měl rád už od dětství. Pamatuji si, když jsem asi ve třech letech na babiččině velké zahradě rád sbíral semínka různých rostlin. Později, když jsme v páté třídě měli během hodin přírodopisu první laboratorní cvičení a já poprvé viděl pod mikroskopem pokožku cibule, rozhodl jsem se, že chci být biologem. Pak jsem přišel domů a škemral jsem o mikroskop, nemluvil jsem o ničem jiném. Dostal jsem ho k Vánocům a pořád jsem něco mikroskopoval.
Co jste třeba zkoumal?
To vím přesně, vedl jsem si totiž zápisník, který si s sebou vozím jako takový památník. Mám ho i tady v Helsinkách a shodou okolností jsem si ho před pár dny prohlížel. Byl jsem od začátku zaměřený na rostliny a houby. Hned na druhé stránce je řez stopkou banánu, kde jsem poprvé viděl vodivá pletiva. A na další stránce byl řez kořenem petržele, kde jsem v jedenácti letech snad poprvé viděl kambium. Ani ve snu by mě nenapadlo, že za pětadvacet let o něm budu psát článek do Nature.
V pětatřiceti letech máte hned tři "zářezy" v Nature, u jednoho z nich jste uvedený jako první autor. Co teď prožíváte?
Byl to dlouhý proces. V polovině června jsme poslali článek editorům. Už to, že ti ho poslali dále během recenzního řízení oponentům, byl velký úspěch. Dalšími úspěchy bylo to, když nám vyšly všechny doplňující pokusy, které si oponenti vyžádali a byli s nimi spokojení. Takže to, že by náš výzkum mohl být publikován v Nature, se stávalo skutečností postupně.
Teď je to hezké, užívám si ten okamžik. Hlavně cítím úlevu, že je něco velkého za mnou, protože to bylo opravdu hodně práce. Pro mě je ale na vědecké práci mnohem lepší ten pocit, když se díváte do mikroskopu a vidíte například výsledky prvního pokusu, který dokazuje, že v kambiu je jen jedna vrstva zárodečných buněk. To jsem pak musel jít ven na vzduch se trochu uklidnit. Byl to krásný pocit. Věděl jsem, že jsem s největší pravděpodobností jediný člověk na světě, ze sedmi miliard, který toto ví.
