Mandáková, Kovařík: I rostliny vědí, že ve dvou se to lépe táhne

Rozhovor je také o tom, jak výzkum rostlin může pomoci čelit globálním výzvám, a jak jim humor a nadhled pomáhají vypořádat se s enormní zátěží, kterou výzkum představuje pro jejich osobní život. Dočtete se také, jak výzkumu pomáhá diverzita a zda si s rostlinami povídají.

Někteří pěstitelé ke svým rostlinám promlouvají. Má to kromě psychologického efektu na člověka nějaký dopad i na rostliny? Povídáte si s rostlinami v laboratoři i vy?

Terezie Mandáková: Z vědeckého hlediska je otázka komunikace s rostlinami fascinující. I když rostliny pravděpodobně neslyší naše slova ve smyslu, jak je vnímáme my, jsou citlivé na okolní podmínky, včetně zvuku. Některé výzkumy naznačují, že zvukové vibrace mohou ovlivnit růst rostlin. Studie například ukazují, že vystavení rostlin určitým zvukovým frekvencím může stimulovat jejich růst. Zvuky, které tedy odpovídají běžnému lidskému rozhovoru, mohou podporovat pohyb tekutin uvnitř rostlin, což by teoreticky mohlo mít pozitivní vliv na jejich metabolismus. A jestli si s nimi povídám? No, občas si v laboratoři zpívám (směje se). Uvolní to atmosféru a trochu nás to všechny naladí.

Aleš Kovařík: Když si s rostlinami povídáte, většinou to znamená, jim věnujte větší péči. Víc je sledujete, kontrolujete, jak se jim daří, a snažíte se jim zajistit ty nejlepší podmínky. Toto zvýšené úsilí má na jejich zdraví rozhodně pozitivní efekt. Je to jako s dětmi – čím víc jim věnujete času, lásky a pozornosti, tím lepší to má výsledek. Z pohledu vědy i lidské psychiky je to tedy vlastně hezký způsob, jak se propojit s přírodou.

Přijde mi, že spojení ženského a mužského elementu ve výzkumu vám dvěma velmi dobře funguje. Co z vás dělá tak dobré parťáky?

Terezie Mandáková:: To, co nám v našem projektu tak dobře funguje, je to, jak naše různé pohledy obohacují naši práci. Nejde o to, jestli je tým vyloženě mužský, ženský nebo smíšený – důležité je, že máme otevřenou mysl a vítáme různé názory, protože právě to posiluje týmovou energii a kreativitu. Jistě, občas se setkáváme s tlakem na zvyšování počtu žen v projektech za každou cenu, ale podle mě by výzkum neměl být o kvótách. Důležité jsou přece talent a dovednosti, které do týmu každý přináší, protože právě to vede k inovativním výsledkům.

Aleš Kovařík: Naše spolupráce trvá již několik let a oba se výborně doplňujeme, i když je mezi námi jedna generace rozdíl. Mladší tým z CEITEC přináší znalost moderních technologií a inovativních metod, zatímco já můžu nabídnout zkušenosti a osvědčené postupy. A právě tahle kombinace – mládí a zkušenost – vytváří jedinečné příležitosti pro rozvoj výzkumu. Když jsme pracovali na projektu financovaném Grantovou agenturou ČR, ukázalo se, že nám tato dynamika funguje na výbornou. Nakonec jsme i díky tomu realizovali dva úspěšné grantové projekty a teď připravujeme další.

Oba se ve společném výzkumu věnujete studiu hybridních a alopolyploidních rostlin. Rozumím tomu, že hybridní rostlina je potomek vzniklý křížením dvou různých druhů nebo odrůd, ale co přesně znamená alopolyploid?

Aleš Kovařík: Hybridi obecně jsou povětšinou neplodní – třeba klasickým příkladem je mula nebo mezek, což jsou kříženci koně a osla. Jsou sice silní a vitální, ale potomstvo mít nemohou. A tady přichází ke slovu alopolyploidie, která zajišťuje plodnost hybridů, což může vést ve finále ke vzniku nových druhů. Zatímco běžný hybrid získává od každého rodiče jednu sadu chromozomů, alopolyploid má tyto sady zdvojené, takže má rovnou dvě. A právě tato „dvojitá dávka“ genetického materiálu často propůjčuje rostlinám jedinečné vlastnosti. Skvělým příkladem je pšenice, která vznikla zkřížením tří různých druhů trav, takže má šest sad chromozomů, což jí zajišťuje vyšší odolnost nebo lepší růstové vlastnosti.

Co přesně u hybridních a alopolyploidních rostlin zkoumáte?

Terezie Mandáková: Zajímá nás, jak se jejich geny mění a přizpůsobují. Studujeme mechanismy, které ovlivňují funkci ribozomální DNA a ribozomů. Jednoduše řečeno, jak se v těchto rostlinách projevují genetické rozdíly mezi rodiči a jak to ovlivňuje tvorbu ribozomů a přizpůsobivost rostlin různým podmínkám. Náš výzkum pomáhá lépe pochopit, jak se rostliny vyvíjejí, jak vznikají nové druhy a co všechno ovlivňuje jejich genetickou rozmanitost.

Jak spolu souvisí ribozomy a ribozomální DNA?

Terezie Mandáková: Zkuste si představit, že v každé buňce vašeho těla nebo v rostlinách pracuje malá továrna, která neustále vyrábí základní stavební materiály – bílkoviny. Tato továrna se nazývá ribozom. Aby ribozomy mohly svou práci vykonávat správně, potřebují instrukce – a právě tady přichází na scénu ribozomální DNA, neboli rDNA. Je to jako knihovna, kde jsou uloženy plány, podle kterých ribozomy bílkoviny „montují“.

Aleš Kovařík: Nedávno jsme v The Plant Journal publikovali práci, ve které se zabýváme tím, proč příroda vybavila tyto továrny dvěma různými typy plánů a jaký význam tyto plány mají. Zatímco o 35S rDNA toho víme poměrně hodně, 5S rDNA, kterou zkoumáme, zůstává do značné míry záhadou zejména v hybridních a alopolyploidních rostlinách, kde se kombinují genomy různých druhů.

Jak tuto záhadu rozplétáte a na co jste ve svém výzkumu přišli?

Terezie Mandáková: Naše výzkumy se zaměřují na tři druhy řeřišnice, luční rostliny, která je pro nás jakousi „laboratorní myší“, a zjistili jsme něco, co by se dalo přirovnat k revoluci v továrně. Představte si dvě továrny vyrábějící podobné výrobky, které se spojí, aby společně vyráběly nové, inovativní produkty. V této nově vzniklé továrně se pak využívají ty nejlepší součástky z obou původních továren. Podobně je to i u alopolyploidních rostlin, kde se genetické materiály obou rodičů kombinují a díky tomu vznikají tzv. chimérické ribozomy. Co je na tom zajímavé, je fakt, že při jejich tvorbě se často některé geny „vypínají“. Pravděpodobně proto, že buňka potřebuje trochu zjednodušit svou genetickou výbavu a stabilizovat své fungování.

Aleš Kovařík: Je to zřejmě tím, že když buňka dostane při hybridizaci nebo polyploidizaci najednou více kopií stejných nebo podobných genů, může to vést k jejímu přetížení a nevyvážené aktivitě. Tato takzvaná epigenetická regulace tedy pomáhá buňkám vyhnout se problémům, jako je nadbytečná produkce molekul nebo špatná funkce buněčných procesů. Vypínání neboli umlčování genů tak umožňuje rostlinám lépe zpracovat genetickou informaci od obou rodičů a lépe se přizpůsobit novým podmínkám.

Vypínání genů se asi neobjevilo ze dne na den a zřejmě bude součástí evoluce rostlin. Jaký to má dopad na rostlinnou říši?

Aleš Kovařík: Obrovský. Vypínání genů je jako tichý dirigent, který řídí, jak rostlina reaguje na změny ve svém prostředí. Umlčí geny od jednoho rodiče a aktivuje geny od druhého a rostlina tak může využít to, co je pro ni v daném prostředí nejlepší. Tento proces může dokonce způsobit, že různé populace stejného druhu aktivují či umlčují různé kombinace genů, což nakonec vede ke vzniku geneticky odlišných linií. Tento proces podporuje evoluční diverzifikaci a může vést ke vzniku nových druhů lépe přizpůsobených konkrétním podmínkám.

Když vás poslouchám, tak se mi zdá téměř nemožné „napasovat“ výzkum do běžného osmihodinového pracovního dne. Jak se vám daří skloubit náročnou vědeckou práci s osobním životem?

Terezie Mandáková: Klíčem je rovnováha a dobrý časový management. Když je věda zároveň i vaším koníčkem, najdete v ní radost, která vás nabíjí v těžkých chvílích. Je ovšem důležité mít jasné hranice mezi prací a osobním životem, stanovit si priority a občas se i zasmát vlastním chybám. Humor a nadhled jsou podle mě zásadní pro úspěch i spokojenost jak v práci, tak doma.

Aleš Kovařík: V tomto s Terkou úplně souhlasím. Jako každý koníček, i vášeň pro vědu se ale musí krotit. Když jste ve vědě příliš zarputilí, můžete se snadno ztratit v bádání, které nikam nevede. Mít zázemí v rodině, věnovat se kultuře nebo sportu poskytuje člověku nejen potřebnou rovnováhu, ale i důležitou sebereflexi, která vám pomáhá rozhodnout, co je skutečně podstatné. Třeba já v létě s oblibou jezdívám pomáhat na dětský tábor, kde najednou zjistíte, že problémy v práci nejsou až tak obrovské, jak se zdá. A platí to i naopak – vědecký přístup vám pomáhá třeba lépe vyhodnotit informace, které zahlcují média a sociální sítě.

Většina lidí nepovažuje rostlinný výzkum ve srovnání například s vývojem léku na rakovinu za dostatečně atraktivní téma. Co vás na studiu rostlin přitahuje?

Terezie Mandáková: Rostliny jsou doslova základem života na Zemi. Bez nich bychom neměli potraviny, ani kyslík. Výzkum rostlin je pro naši budoucnost klíčový, protože nám pomáhá pochopit, jak zajistit potravinovou bezpečnost a chránit životní prostředí. A co možná lidé netuší, je, že spousta léků, včetně těch proti rakovině, pochází právě z rostlin, které farmaceutickému průmyslu poskytují základní suroviny. Takže studium rostlin je nejen fascinující, ale i velmi zásadní pro zajištění udržitelného života na Zemi.

Aleš Kovařík: Naše práce je vlastně jako střípek v mozaice, která pomáhá odhalit větší obraz toho, jak rostliny fungují a jak mohou přispět k řešení globálních problémů. Studujeme, jak ribozomy a genetická rozmanitost pomáhají rostlinám přežít a prospívat i v extrémních podmínkách. Tento výzkum je důležitý pro vývoj plodin, které nám pomohou čelit výzvám, jako jsou změny klimatu a dostatek potravin pro rostoucí populaci. Současně si uvědomujeme, že náš výzkum přesahuje i do jiných oborů – třeba víme, že ribozomy v rakovinných buňkách se liší od těch zdravých, což by mohlo lépe zacílit léčbu rakoviny. Naše práce tedy přináší naději, že jednou objevíme rostliny, které budou mít superschopnosti, které dnes můžeme jen stěží předvídat. A to je to, co nás pořád žene dopředu.

 

Autorka: Halina Jílková

Zdroj: CEITEC