Nahlédnout mořským prvokům pod pokličku

Sepsat výsledky pětiletého výzkumu 113 vědců z 53 laboratoří a 14 zemí světa znamenalo vytvořit uživatelskou příručku pro genetickou manipulaci neviditelných mořských organismů.

Život v moři si lidé spojují s inteligentními delfíny, pronásledovanými velrybami, nebezpečnými žraloky či chutnými tuňáky. Jenže v tomto největším planetárním ekosystému nehrají hlavní roli tito ikoničtí tvorové, ale plankton složený z desítek tisíc druhů mikroskopických organismů, představující přes devadesát procent veškeré biomasy v mořích. Pokud by se DNA všech mořských virů spojila do jednoho vlákna, bylo by deset milionů světelných let dlouhé, dosáhlo by k šedesáti nejbližším galaxiím. Tento příměr snad vypovídá o téměř nepředstavitelném množství těchto mikroorganismů.

Mořský plankton, jehož významnou součást tvoří prvoci, produkuje více než polovinu planetárního kyslíku, jeho zdravotní stav je tudíž klíčový pro veškerý život, alespoň tak jak jej známe. Plankton je primární producent v potravním řetězci, kde slouží jako zdroj potravy pro vyšší organismy i jako konzument bakterií a detritu. Díky planktonu tak „mizí“ významná část lidmi produkovaného oxidu uhličitého v hlubokomořských usazeninách. Navíc se předpokládá, že by mořské řasy mohly v budoucnu sloužit jako významný zdroj potravy a produkovat biopaliva, jelikož některé druhy obsahují až polovinu olejů přeměnitelných na pohonné hmoty. Konečně z výzkumného hlediska je studium planktonních prvoků zdrojem jedinečných informací týkajících se diverzity a evoluce eukaryotických organismů, jejich vzájemných vztahů či vzniku mnohobuněčnosti.

Rozmanitost prvoků

Prvoci (latinsky Protozoa či Protista) jsou jednobuněčné eukaryotické organismy, širší veřejnosti donedávna známé zejména jako původci malárie, spavé nemoci, toxoplazmózy a dalších chorob. Až v posledních letech je víc pozornosti věnováno i volně žijícím prvokům a jejich ekosystémovým rolím. Díky elektronové mikroskopii a zejména molekulární biologii prochází klasifikace prvoků častými změnami, ale jedno je každopádně jisté – většinu rozmanitosti eukaryot nepředstavují okem viditelné rostliny a živočichové, ale jejich jednobuněční předchůdci, z nichž se všechny mnohobuněčné organismy vyvinuly. Ještě jeden příměr – pod mikroskopem prakticky nerozlišitelní prvoci jsou si na molekulární úrovni vzdálenější než třeba člověk a masařka.

Mezi nejznámější skupiny mořských prvoků patří rozsivky (Diatoma) s komplikovanou a po technické stránce dokonalou křemičitou schránkou, obrněnky (Dinoflagellata) s mimořádně pestrým životním stylem či dírkonožci (Foraminifera), kteří vytvářejí velice estetické vápenité schránky. Ačkoli se naše znalosti o volně žijících mořských prvocích v posledních desetiletích výrazně rozšířily, stále patří přes svůj celoplanetární význam k nejméně studovaným organismům.

Díky vědeckým expedicím jako Tara Oceans (Vesmír 93, 130, 2014/3 a 94, 374, 2015/7) či Malaspina, které se na sběr mořských prvoků zaměřily, máme k dispozici miliardy sekvencí DNA, a tudíž první solidní odhady jejich rozmanitosti, počtů a rozšíření. Také již víme, že mořští prvoci v sobě skrývají stovky milionů různých bílkovin, jejichž studium nepochybně přinese zásadní objevy. To však není možné bez vytvoření tzv. modelových organismů, tj. prvoků, s nimiž lze (pokud možno snadno) provádět genetické manipulace. A to bylo dosud prakticky nepřekročitelnou překážkou, jelikož příprava modelového organismu je drahá, riskantní a z vědeckého hlediska dost nevděčná činnost. Pokud se někomu povede, poklepou mu kolegové na rameno a začnou jeho model používat. Pokud ale selže, bude mít problém s tím, kdo výzkum platil. Grantové agentury proto tvorbu modelových prvoků raději nepodporovaly a logickým důsledkem toho je, že se studiem některých skupin nejběžnějších organismů na této planetě zabývá méně vědců než třeba studiem kukaček.

Gordon a Betty Moorovi, zakladatelé nadace Moore Foundation.Snímek Gordon and Betty Moore Foundation

Grant ze soukromé nadace