„Udělení dvou ERC Consolidator grantů ukazuje, jak důležité je poznávání těch nejzákladnějších stavebních kamenů, z nichž je život na zemi složen. V době, kdy na vlastní kůži vnímáme křehkost našich ekosystémů, jsou poznatky z oblasti přírodních věd klíčové nejen k pochopení budoucnosti naší planety, ale mohou pozitivně ovlivnit i osud lidské populace,“ podotkla rektorka Univerzity Karlovy Milena Králíčková.
Mohou hlubokomořské ryby vidět barevně?
Grantem Evropské výzkumné rady byl oceněn výzkum Zuzany Musilové, která zkoumá hlubokomořské ryby známé svými mimořádnými adaptacemi, včetně jejich zdokonalených smyslových systémů.
„Naším primárním cílem je pochopit hranici, čeho je schopné obratlovčí oko! Většina obratlovců má velmi podobnou – evolučně konzervovanou – strukturu oka. Právě studiem extrémů, jako je oko hlubokomořských ryb, se můžeme dozvědět i mnoho užitečných poznatků o lidském oku nebo získat inspiraci například pro konstrukci teleskopů,“ líčí Zuzana Musilová.
Jako konkrétní příklad uvádí využití jedné chemické látky z hlubokomořských ryb pro experimentální léčbu zeleného zákalu. Způsob vyrovnání se s vysokým očním tlakem se zdá být univerzální. Úspěšná držitelka ERC grantu zároveň připouští, že ačkoliv se to na první pohled může zdát velmi nepravděpodobné, i její výzkum může mít jednou biomedicínské využití, i když to není primárním cílem jejího výzkumu. „Naším cílem je skutečně základní výzkum – pochopit podstatu, jak oči fungují. Ale nikdy nevíte, zda to jednou nenajde nějaké praktické využití,“ dodává.
Fascinující je, že u některých hlubokomořských ryb se vyvinul jedinečný zrak, který jim možná umožňuje vidět barvy. „Budu studovat funkční evoluci tohoto zrakového systému a díky tomu se mohu zaměřit na limity obratlovčího oka v extrémním prostředí. Zaměřím se na zásadní otázku, zda mohou hlubokomořské ryby vidět barevně. Pro vnímání světla má sítnice obratlovců dva typy fotoreceptorů, tyčinky pro vidění za šera a čípky pro barevné vidění za denního světla. Mnoho hlubokomořských ryb ale čípky postrádá, což je činí barvoslepými. Nový zrakový systém u některých ryb je založený čistě na kombinaci různých tyčinkových opsinů a možná toto omezení překonává. Buď umožňuje rozlišovat barvy, nebo jde o ,supercitlivé´tyčinky vnímající jakékoliv světlo bez ohledu na jeho barvu. Ať tak či tak, takovýto zrakový systém se nevyskytuje u žádného jiného obratlovce,“ uvedla ke svému výzkumu zooložka Musilová, která dlouhodobě zkoumá genom hlubokomořských ryb a jejich možnost evolučního přizpůsobení životu nejen v extrémním prostředí hlubin, ale také ve dvou různých prostředích, se kterými se díky své biologii během svého života setkávají.
„Grant jsem finálně odevzdávala v šestinedělí, což bylo možné zejména díky férovému rozdělení péče o dcerku s manželem – také vědcem. A díky workshopům, které organizuje Technologické centrum Akademie věd, jsem projekt měla napsaný již o půl roku dříve. To je velmi užitečné, protože pak máte dostatek času na vylepšování,“ říká Zuzana Musilová, která nejvíce oceňuje zpětnou vazbu. „Celý ten přípravný proces je pro nás žadatele nesmírně užitečný – od počátku dostáváte cennou zpětnou vazbu od lidí, kteří sami již ERC grant získali, účastnili se pohovoru, nebo byli v hodnoticích panelech. To vám pomůže přehodnotit výzkumný směr a na co všechno se chcete zaměřit, ale třeba i zvolit správný způsob komunikace,“ shrnuje úspěšná žadatelka, která zdůrazňuje, že jen nápad nestačí! „Pečlivé zpracování je stejně důležité jako samotná výzkumná otázka a možná právě to rozhoduje o úspěšnosti žádosti, protože v druhém kole už se potkáváte s ostatními žadateli, kteří všichni měli nějaký dobrý nápad.“
Jak se kořeny rostlin orientují v půdě?
Rostlinný biolog Matyáš Fendrych z Přírodovědecké fakulty zase zkoumá fenomén rostlinné biologie – auxin. „Auxin má naprosto ústřední roli v regulaci růstu rostlin. Bez něj by tu žádné rostliny, tak jak je dnes známe, nebyly,“ říká biolog, kterému se nedávno podařilo v kořenu modelové rostliny huseníčku (Arabidopsis thaliana) objasnit takzvanou rychlou auxinovou odpověď. Ta rostlinám slouží mimo jiné k tomu, aby byly kořeny schopny rychle prorůstat půdou a dobře se v ní orientovat. „Nyní chceme zjistit, zda je tato odpověď ‚specialitou‘, která se vyvinula v kořenech huseníčku, nebo je to více obecný děj, který se odehrává i v jiných částech rostlin a u jiných druhů, jako jsou například trávy,“ popisuje svůj výzkum Matyáš Fendrych, jehož další výzkum bude možný právě díky prestižnímu Consolidator grantu. (ERC). Je to pro něho již druhý ERC grant, v roce 2018 uspěl v kategorii Starting.
„Rychlá auxinová dráha je aktuálně žhavým trendem rostlinné biologie – jejím výzkumem se zabývají i další týmy v Rakousku, Americe, Holandsku nebo ve Francii, ale všichni se soustředí na kořen Arabidopsis. My se chceme zaměřit na rostliny více obecně, protože si myslíme, že je to mnohem univerzálnější fenomén,“ líčí vedoucí nového projektu MORpH, který prozrazuje i druhou část výzkumné otázky.
„Chceme se zaměřit i na to, jak rostliny ovlivňují tvar svých buněk – morfogenezi – pomocí okyselování buněčných stěn neboli změn pH, a jak moc to souvisí s auxinem,“ prozrazuje Fendrych a dodává, že ačkoliv se jedná o základní výzkum, posunem od studia huseníčku k travám, ze kterých pochází řada plodin, jako například obilí, se dostávají i blíže k možnému využití poznatků i v praxi.
Čím by chtěl být Matyáš Fendrych známý za pět let, na konci projektu? „Chtěl bych, abychom dělali nejlepší mikroskopii a byli schopni pozorovat buněčné procesy detailně ve vysokém časovém a prostorovém rozlišení, a to nejen v kořenech huseníčku, což děláme a je relativně jednoduché, ale i v dalších vyvíjejících se orgánech i dalších rostlin – to bude výzva,“ říká vědec, jehož tým má k dispozici speciální vertikální mikroskop v kombinaci se spinning disk technologií, což jim umožňuje pozorovat růst rostliny v jejich přirozené, tedy svislé poloze, a zároveň „v přímém přenosu“, protože spinning disk umožňuje velmi rychlé snímání.
„Ale možná ještě větší výzvou bude najít ty nejlepší lidi a nalákat je do Prahy, aby se do projektu zapojili,“ dodává Fendrych a zdůrazňuje, že právě lidé jsou pro něho nyní prioritou: „Už nejsem začínající vědec, chtěl bych dát nyní prostor mladším a pomoci jim vědecky vyrůst.“
Autorka: Pavla Hubálková
Foto: Petr Jan Juračka, Luboš Wišniewski
Zdroj: Univerzita Karlova (1, 2, 3)
Zuzana Musilová pochází z Českých Budějovic, odkud šla studovat zoologii na Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy. Disertaci vypracovala v Ústavu živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR v Liběchově. Následně strávila 4‚5 roku ve švýcarské Basileji na postdoktorské stáži u Waltera Salzburgera. Od roku 2015 působí na Katedře zoologie Přírodovědecké fakulty UK. V roce 2020 získala cenu L'Oreal pro ženy ve vědě a v roce 2021 získala Cenu Neuron pro mladé nadějné vědce v oboru biologie.
Matyáš Fendrych vystudoval biologii na Přírodovědecké fakultě UK, dnes zde vlastní výzkumnou skupinu. Doktorát získal u Viktora Žárského v Ústavu experimentální botaniky Akademie věd. Jako postdoktorand působil v belgickém Gentu v laboratoři Moritze Nowacka v institutu VIB a u českého experimentálního botanika Jiřího Frimla v IST v Rakousku.
