Čeští vědci pomáhali číst „přírodní geneticky modifikovaný organismus“

Mikroskopické řasy rozsivky patří k významným aktérům na poli změn pozemského klimatu. Pětina kyslíku, který dýcháme, vyprodukují právě rozsivky. Zároveň konzumují oxid uhličitý a ovlivňují tak teplotní bilanci planety. Dědičná informace rozsivek je proto pokladnicí nesmírně cenných údajů. Vypovídá o vývoji pozemského života, odhaluje tajemství procesů, jimiž rozsivky formují dnešní svět, a otevírá možnosti pro produkci cenných látek a nových materiálů.

Sedmasedmdesát vědců z jednatřiceti institucí v jedenácti zemích spojilo síly ke kompletnímu přečtení DNA rozsivky Phaeodactylum tricornutum. Jsou mezi nimi i čeští biologové Kateřina Jiroutová a Miroslav Oborník z Biologického centra AVČR a Jihočeské university v Českých Budějovicích. Dílo početného týmu zveřejnil prestižní vědecký týdeník Nature.

Studie ukázala, že rozsivky fungují jako genetické tavící tyglíky. Při svém vzniku využily to nejpříhodnější z dědičné informace rostlin, živočichů i bakterií. Po masové genové výpůjčce se rozsivky evolučně velmi rychle stabilizovaly. Během 180 milionů let dosáhly optimálních funkcí svých jednobuněčných organismů a tak přežívají dodnes. Vědci jsou přesvědčeni, že schopnost rozsivek vypořádat se s nejrůznějšími zvraty v životním prostředí má své kořeny právě v důkladné výpůjčce genů od jiných organismů.

„Výměna genů mezi rozsívkami a dalšími organismy byla opravdu masová a na rozsivky můžeme proto nahlížet jako na přírodní geneticky modifikované organismy,“ říká jeden z vedoucích autorů studie Chris Bowler z pařížské Ecole Normale Supérieure. Obdobu zřejmě nemá masová výpůjčka více než tří stovek genů od bakterií. Žádný jiný vyšší organismus si tolik genů bakteriálního původu nepřisvojil. Rozsivkám to zřejmě dovolilo pronikat do různých prostředí a vyvíjet se ve stále nové a nové druhy. Dnes odhadují vědci počet druhů rozsivek na statisíce.

Rozsivky si uměly z dědičné informace ostatních pozemských organismů vybrat to nejlepší. Po rostlinách zdědily schopnost fotosyntézy. Od savců si vypůjčily geny potřebné k syntéze močoviny. Zvířata využívají močovinu k vylučování dusíkatých zplodin látkové výměny. Pro rozsivky má ale močovina cenu zlata a slouží jim jako zásobárna dusíku, kterého je například v oceánech chronický nedostatek. Díky vypůjčeným genům dovedou rozsivky v případě potřeby po libosti manipulovat se svými energetickými rezervami. Tuky proměňují na cukry a naopak, z cukrů dovedou vytvářet tuky.

K rozsivkám upínají pozornost i technici a materiáloví inženýři. Těm učarovala křemičitá schránka rozsivek tenčí než vlas a průhledná jako čiré sklo. Rozsivky zvládají její výrobu za běžných teplot a tlaků, což jim můžeme jen závidět.

„Kdybychom se to od rozsivek naučili, získali bychom přístup ke zcela novému typu nanomateriálů využitelných pro stavbu miniaturních křemíkových čipů. Uplatnění by jistě našly i v medicíně,“ říká Chris Bowler.