Glomalin je mrtev, ať žije půdní mikrobiom

Téměř magickou půdní substanci nečekaných vlastností se podařilo objevit již roku 1996, kdy americká vědkyně Sara Wrightová a její kolegové popsali půdní protein, který pojmenovali glomalin (Vesmír 99, 94, 2020/2). Jenže čím většímu vědeckému zájmu se těšil, tím obskurnější se stával, až z něj nezbylo téměř nic.

Glomalin byl původně popsán jako glykoprotein produkovaný houbovými symbionty na kořenech rostlin. Byl nalezen v buněčných stěnách spor a hyf symbiotických hub a na povrchu půdních agregátů. Překvapoval svými vlastnostmi, odolností a stálostí. Zdálo se, že se v půdě hromadí po stovky let. V některých půdách tvořil až třetinu veškerého půdního organického uhlíku.

Někdo bude v půdě hledat glomaliny, jiný GRSP, někteří houbové symbionty nebo bakterie a zkoumat jejich vztah ke kvalitě půdy. Každopádně je půda velmi složitý a citlivý ekosystém, složený z živých organismů, organických i anorganických látek, který nám ještě připraví nejedno překvapení.

Zájem o glomalin prudce stoupal, protože látka funguje jako pojidlo, které spojuje půdní částice do agregátů, čímž se zlepšuje zadržování vody půdou. Navíc tvoří jednu z největších zásobáren dusíku v půdě a obsahuje téměř třetinu půdního uhlíku v organické hmotě. Díky své odolnosti vůči rozkladu přispívá k dlouhodobému ukládání uhlíku v půdě. Dokáže vázat i potenciálně toxické kovy, jako jsou měď, olovo, zinek, kadmium, hliník a mangan. Snižuje tím jejich dostupnost pro rostliny a půdní organismy. Jeho přítomnost v půdě pomáhá rostlinám lépe snášet stres ze sucha i zasolení. Není proto divu, že pro pedology šlo o převratný objev.

Záhy se ale ukázal zásadní problém: nikdo nevěděl, jak glomalin přesně vypadá, z čeho se skládá ani jak ho správně změřit. Standardní metody jeho detekce totiž stojí na nespecifické reakci, do níž může vstupovat mnoho půdních proteinů. Toto poznání vedlo roku 2004 k návrhu nového termínu: „glomalinu příbuzné půdní proteiny“ (glomalin-related soil proteins, GRSP). Změna názvu ale nic zásadního nepřinesla – dál se nespecifickými metodami měřilo totéž, jen se přepsala záhlaví tabulek. Tedy už ne glomalin, ale GRSP.

Intenzivní bádání řady vědeckých týmů a podrobné analýzy proteinů v půdních extraktech ukazují, že už ani GRSP neobstojí. Tento komplex je ve skutečnosti složitou směsí nejen různých proteinů, ale i lipidů, huminových látek a dalších organických sloučenin. Část z nich navíc pochází od bakterií, zejména těch, které žijí v bezprostředním okolí houbových vláken (hyf) nebo přímo v biofilmech na jejich povrchu. Jiné pocházejí z kořenů rostlin. Poslední dobou se ukazuje i další slabina vědeckého konceptu. Většina dosavadního výzkumu GRSP se opírá téměř výhradně o korelace. Opakovaně se zjišťuje, že tam, kde je více symbiotických hub, je více GRSP, a tam, kde je více GRSP, je lépe strukturovaná půda s vyšším obsahem organické hmoty.

Z toho není jasné, zda GRSP stabilizují půdu, nebo zda dobrá půda umožňuje houbám produkovat více GRSP. Vlastně se ani neví, jestli za prospěšné vlastnosti mohou proteiny, nebo jiné složky extraktu – třeba mastné kyseliny, melanin z buněčných stěn hub nebo chitin. Dokonce není zřejmé, zda jsou tyto efekty specificky vázány na symbiotické houby, nebo jestli stejně dobře fungují proteiny z bakterií či jiných půdních organismů. Za téměř třicet let intenzivního výzkumu můžeme jen říci, že jde o komplex důležitých půdních látek, i když stále přesně nevíme proč a jak vzniká. Nakonec je to možná jen směs odumřelé organické hmoty mikrobiálního původu, jakési obecné půdní „lepidlo“. Takový závěr by znamenal, že klíčem k zdravé půdě není jen specifická podpora symbiotických houbových organismů, ale obecná péče o co nejrozmanitější půdní mikrobiom.

Gao W.-Q. et al.: Sains Malaysiana, 2019, DOI: 10.17576/jsm-2019-4801-13 Irving T. B. et al.: New Phytol., 2021, DOI: 10.1111/nph.17713

Holátko J. et al.: Soil Biology and Biochemistry, 2021, DOI: 10.1016/j.soilbio.2020.108116