Luděk Sehnal: Výzkumem na Antarktidě k objevu nových antibiotik

Masarykova univerzita má dlouhou tradici výzkumů v polárních oblastech. Už od poloviny 80. let minulého století čeští výzkumníci cestují na Špicberky (souostroví Svalbard) a od roku 1994 zaměstnanci a studenti Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity každoročně vyrážejí na antarktické výzkumné stanice. 

Proč je pro nás tak důležité zkoumat Antarktidu? A jak souvisí Tvůj výzkum na RECETOXu právě s Antarktidou?

Důvodů je mnoho. Ten asi nejaktuálnější je klimatická změna. Polární oblasti reagují velmi citlivě na klimatické změny, kdy velký vliv má dlouhodobý nárůst teploty. To následně způsobuje nejen ústup ledovců spojený se zvyšováním hladiny světových moří a oceánů, ale také v dlouhodobém horizontu změnu složení flory a fauny, a celkovou biodiverzitu antarktických ekosystémů. A právě monitoring a pochopení těchto procesů nám umožní předpovědět jejich budoucí vývoj. Ze svého pohledu bych rád zmínil, že například bez sledování změn taxonomické a genetické diverzity může člověk přijít o informace o spoustě druhů organismů žijících na Antarktidě, ale také o informace vedoucí k objevu nových antibiotik či látek využitelných při léčbě různých typů rakovin.

Část mého výzkumu na RECETOXu se zabývá právě studiem jak toxických, tak pro člověka využitelných biologicky aktivních látek produkovaných antarktickými sinicemi. Pro usnadnění práce, navazování nových spoluprací, a systematizaci našich vědeckých výsledků, aktuálně pracuji ve spolupráci s kolegy z dalších ústavů MU na založení České antarktické mikrobiální biobanky (CAMB). CAMB vychází z výsledků našeho dlouhodobého výzkumu a je rozdělena na část sbírkových kultur, ta obsahuje sbírky řas, sinic, bakterií, hub, a virů, a na část environmentální, která slouží k zachování biodiverzity a jejímu dlouhodobému monitoringu.

Jak jsi se stal součástí expedice v roce 2015?

O polární oblasti jsem se zajímal po celou dobu mého pregraduálního studia ve skupině prof. Bartáka, kde jsem se zabýval fyziologií antarktických sinic a řas, a samozřejmě jsem se do polárních oblastí toužil podívat, vyzkoušet si práci přímo v terénu a realizovat své vlastní nápady. V roce 2014 jsem uspěl ve výběrovém řízení na Kurz polární ekologie pořádaný Jihočeskou Univerzitou, který se konal na Špicberkách (Arktida). Tam jsem se naučil, jak se správně pohybovat v polárních oblastech, jak odebírat a následně přepravovat vzorky, a s těmito zkušenostmi jsem se rozhodl, že zkusím výběrové řízení pro doktorandy MU na expedici na Antarktidu v roce 2015. A nakonec jsem se členem expedice stal a mohl tak realizovat své vlastní vědecké nápady na Antarktidě.

Co všechno musí vědec před tak neobvyklou expedicí absolvovat?

Ze zdravotního hlediska je základem samozřejmě prohlídka u lékaře, aby měl vědec potvrzení, že je způsobilý fyzicky náročné práce. V případě té naší expedice jsme navíc absolvovali i zátěžové testy. Z pracovního hlediska je důležité mít s velkým předstihem (tzn. 4 a více měsíců před odjezdem) velmi detailně naplánováno, co bude člověk na Antarktidě dělat, co k tomu bude potřebovat a jak to bude dělat. Je to zejména kvůli tomu, že pokud potřebuje nějaké specifické vybavení, musí ho poslat předem na stanici spolu s dalším nadměrným nákladem.

Co bylo cílem celé expedice?

Naše expedice byla již desátou v pořadí, takže spousta cílů navazovala na práci z dřívějších let. Na Ostrově Jamese Rosse, kde je Česká vědecká stanice Johana Gregora Mendela, probíhá dlouhodobý monitoring klimatu. Zařízení pro celoroční měření jsou rozmístěna na různých místech na ostrově a je nutná jejich každoroční údržba a sběr dat. Dalším dlouhodobým výzkumem je například monitoring fyziologické aktivity fotoautotrofních (schopných fotosyntézy) organismů na specifických lokalitách. Krom těchto dlouhodobých výzkumů byla pozornost různých vědců věnována také na kolonizaci tuleních mrtvol rozsivkami, měření koncentrace rtuti v různých matricích, či jaký vliv má pobyt na Antarktidě na imunitní systém člověka.

Co jsi měl na starosti právě Ty?

Mým hlavním cílem byl sběr vzorků mikrobiálních nárostů tvořených hlavně sinicemi, bakteriemi a řasami z co nejrůznějších typů prostředí jako jsou jezera, potoky, mokřady, sezónní jezírka, nebo kryokonity, což jsou speciální ekosystémy tvořící se na povrchu ledovců. Důležité také bylo, aby vzorky pocházely z co nejvíce různých míst na Ostrově Jamese Rosse. Celkem se mi podařilo odebrat něco přes 100 vzorků. Tyto vzorky jsem pak následně taxonomicky analyzoval na stanici a připravil na transport do České republiky. Mimo to, jsem pomáhal kolegům na jiných projektech.

Jak jsi sbíral vědecká data v tak neobvyklých podmínkách?

Tím, že mým hlavním úkolem byl sběr vzorků, zápis odběrových podmínek, iniciální analýza vzorku a jejich správné uchování, nebyla má práce nijak extra složitá a vystačil jsem si jen se sterilními zkumavkami, zařízením pro měření teploty, pH, vodivosti, GPS, dále mikroskopem, mrazákem, a notebookem pro zápis. Takže nic složitého. Detailní věda v mém případě začala až po příjezdu zpět do Česka.

Co pro Tebe představovalo největší výzvu během celého pobytu?

Velká výzva byla už samotná účast na expedici. Ale pokud se zaměříme na vědeckou rovinu, byl jsem v roce 2015 začínající doktorand a uvědomoval jsem si, že mám obří příležitost, jak nastartovat svou vědeckou kariéru tím správným směrem. Takže určitě velkou výzvou byla co nejzodpovědnější a nekvalitnější realizace mého projektu. Z osobního hlediska to byla samozřejmě také obrovská výzva, jelikož možnost kontaktu s okolním světem, včetně nejbližší rodiny, je během těch 2 měsíců co jste na Antarktidě minimální, takže člověk musí být rozhodně odolný nejen po fyzické stránce, ale i po psychické.

Jak moc tento pobyt ovlivnil Tvou vědeckou práci?

Jak už jsem zmínil, byla to obrovská příležitost a zpětně myslím, že jsem ji využil celkem smysluplně. Na základě mého navazujícího výzkumu zaměřeného na studium nových specializovaných metabolitů z antarktických sinic jsem v roce 2016 uspěl s žádostí o prestižní Australské stipendium Endeavour Research Fellowship 2017, kdy Australská vláda financovala mou šestiměsíční stáž ve špičkové laboratoři v Austrálii, vedené jedním z největších expertů v oboru, prof. Brettem Neilenem (H-index = 82). Tam jsem se naučil a pak dále rozvíjel jedinečnou expertízu pro výzkum zajímavých metabolitů z mikroorganismů. Mimo to jsem také díky mým zkušenostem z obou polárních oblastí začal být hodně aktivní v popularizaci vědy a o polárních oblastech přednáším pro široké obecenstvo od žáků na základních školách až po seniory na univerzitě třetího věku.

Co je aktuálním tématem Tvé vědecké práce?

Aktuálně pracuji v týmu doc. Hilscherové, která byla i vedoucí mojí disertační práce. V jejím týmu se zabývám vývojem metod pro detekci nových látek z environmentálních směsí, které mohou negativně ovlivňovat zdraví nejen člověka ale i jiných organismů. Také pracuji stále na mém antarktickém projektu. Jak už jsem zmínil, v současnosti pracuji na vytvoření CAMB, pro kterou jsem izoloval ze svých vzorků přes 10 druhů antarktických sinic, několik řas, a zpracoval přibližně 70 environmentálních vzorků. Dále pracuji na charakterizaci antarktických mikrobiálních společenstvech a jejich potenciálu pro objev nových léčiv. A také mám v současné době podanou žádost o Marie Skłodowska-Curie Action - Postdoctoral Fellowships (MSCA-PF) do skupiny prof. Ziemert v Tübingenu (Německo), kde bych se chtěl zaměřit na „(meta)genome mining“ antarktických mikrobů, tedy využití genetické informace antarktických organismů pro objev nových specializovaných metabolitů. Můj projekt je specificky zaměřen na objev nových antibiotik, které jsou v současné době tolik potřeba, zejména kvůli rostoucí odolnosti mikroorganismů k již používaným antibiotikům.

Je pravda, že na Antarktidě nežijí lední medvědi? A co lze na Antarktidě, kromě stavění sněhuláků, dělat ve volném čase – pokud tedy nějaký volný čas zbývá?

Oblíbená otázka na 1. stupni základních škol a je to skutečně pravda, lední ani žádní jiní medvědi na Antarktidě nežijí. Ale zato tučňáků je tam spousta. Pokud jde o volný čas, tak je pravda, že zas tak moc ho není, ale pokud má člověk po náročném terénním výšlapu, takových 40 km za 1 den po Antarktidě vás unaví hodně, tak je potřeba mít druhý den volnější. V takové dny přichází na řadu čtení odborné literatury, sepisování reportů, kratší vycházky kolem stanice nebo případně večerní partie šachu s kolegy.

Luďku, moc děkujeme za poutavý rozhovor a fotografie z Tvého pobytu na Antarktidě. Držíme palce, aby Ti vše vycházelo, jak si přeješ.

Autorka: Marie Hošťálková

Zdroj: RECETOX, Masarykova univerzita