Zapomínáme na zadní kolečka, říká rostlinný genetik Doležel

ZAPOMÍNÁME NA ZADNÍ KOLEČKA, ŘÍKÁ ROSTLINNÝ GENETIK DOLEŽEL

Rostlinný genetik Jaroslav Doležel, který se významně podílel na rozluštění genomu pšenice, se dlouhodobě zabývá tím, jak zajistit dostatek potravin pro svět v době klimatických změn, výkyvů počasí a sucha. Potravinovou krizi v rozvojových zemích navíc prohloubila Putinova agrese na Ukrajině. „Musíme si klást otázku, jestli opravdu mají být stovky milionů lidí závislé na potravinách, které jsou vyrobené na jiném kontinentu,“ řekl profesor Doležel v rozhovoru pro časopis MED.

Některé bakterie v půdě rostlinám škodí, jiné jim zase pomáhají lépe přežít období sucha, nebo při získávání živin, říká Jaroslav Doležel. Foto: Ústav experimentální botaniky AV ČR

Jaroslav Doležel koordinuje program Potraviny pro budoucnost v rámci Strategie AV21 – platformy Akademie věd ČR pro využití výsledků výzkumu v praxi. Působí v olomouckém Centru strukturní a funkční genomiky rostlin, které je součástí Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Co vás napadá, když slyšíte o tom, že válka na Ukrajině způsobuje nebo ještě vyhrocuje potravinovou krizi ve světě?

Ze všeho nejdřív mě napadne, že zapomínáme na zadní kolečka. Celý svět funguje tak trochu nezodpovědně, spoléháme na to, že nenastanou vážné problémy. Teď nemám na mysli jenom potraviny, ale například i čipy do aut. Sedláci museli být v minulosti mnohem opatrnější, protože jim mohlo jít o život. Nemohli si dovolit riskovat, že se stanou kriticky závislými na jiných. Domnívám se, že celá globální společnost se stala velmi křehkou. V posledních letech čelila krizím v různých oblastech a všechno se během krátké doby sešlo dohromady – od covidu až po tu strašnou válku. Musíme si klást otázku, jestli opravdu mají být stovky milionů lidí závislé na potravinách, které jsou vyrobené na jiném kontinentu. Netvrdím, že by potravinová soběstačnost měla být absolutní a že si máme všechno vyrobit uvnitř hranic České republiky. Určitě má ale smysl se ptát, proč neprodukujeme to, co se tady produkovat dá.

Přímé dopady omezeného dovozu obilí z Ukrajiny se ale týkají především rozvojových zemí…

Přesně tak. I v našich zeměpisných šířkách je co zlepšovat, pokud jde o potravinovou soběstačnost, ale současnou krizi pociťují především rozvojové země. Pravdou je, že těžko můžete rozvíjet zemědělství v poušti. Jsem ale nenapravitelný optimista a myslím si, že některé věci šly dělat lépe.

Zabýváte se výzkumem, který by umožnil pěstovat plodiny i v podmínkách velkého sucha…

Ano. Země, které jsou závislé na dovozu potravin, bohužel většinou nemají výzkum na takové úrovni, aby si samy poradily. Nemyslím to vůbec pejorativně, říkám to ve vší slušnosti a s respektem k odlišným kulturám. Rozvojové země nedisponují nejmodernějšími technologiemi, ale domnívám se, že pomoc mezinárodního společenství by mohla být větší. Chceme totiž dosáhnout výsledků, které jsou na hraně možností současné vědy – vyšlechtit plodiny přizpůsobené klimatické změně. To vůbec není nereálné. Geneticky modifikovaná pšenice v Argentině opravdu snese kratší období sucha. Pořád platí, že kaktus z pšenice neuděláme. Můžeme ale vyšlechtit odrůdu, která lépe překoná období sucha v kritické fázi vývoje rostliny.

Je tedy možné udělat závěr, že pokud by byly už dosažené výsledky výzkumu zavedeny v praxi, situace ve světě by nemusela být tak dramatická? A že by země s horšími podmínkami pro pěstování plodin na tom mohly být podstatně lépe?

Uprostřed pouště se asi nikdy zemědělské plodiny ve velkém pěstovat nebudou. Na druhé straně už máme k dispozici technologie šlechtění, díky nimž je možné produkovat odolnější plodiny. Často připomínám amerického šlechtitele Normana Borlauga, otce zelené revoluce, který v roce 1970 získal Nobelovu cenu míru. Ve své době pomohl zabránit hladomoru v obrovských oblastech Asie včetně Indie. Společně s dalšími vědci tehdy využil to nejlepší, co bylo k dispozici – krátkostébelné mutanty. Využili je k vyšlechtění odrůd pšenice a rýže, které dávaly mnohem větší výnosy. Ve své knize Zelená revoluce přináší zlatou sklizeň Norman Borlaug napsal: Zachránili jsme lidstvo před hladem a poskytli jsme světu dvacet až třicet let na to, aby se připravil na další krizi. Jenže svět se bohužel dostatečně nepřipravil. Politici měli v tu chvíli vyřešeno a nechali to plavat. Rostlinní biologové dál pokračovali ve své práci, ale pro vlády to nebyla priorita. Teprve v poslední době a díky genetickým modifikacím se daří získávat plodiny s opravdu novými vlastnostmi. Tyto techniky ale v Evropě zůstávají non grata.

Domníváte se, že se bez genetických modifikací dál nepohneme?

Práci šlechtitelů za zelené revoluce vystihuje anglický výraz „picking low-hanging fruit“ – využili materiály a metody, které v té době byly k dispozici. My se ale dál se stejnými technikami nedostaneme, protože jejich potenciál byl z velké části vyčerpán. Chceme totiž po rostlinách vlastnosti, které jsou dramaticky odlišné od všeho, co dosud uměly. Mluvím o potřebě nové generace plodin. Jediný způsob, jak získat rostliny s výrazně odlišnými vlastnostmi, je změnit jejich dědičnou informaci. Ve své podstatě se tento přístup neliší od toho, co jsme dělali dosud, jen máme k dispozici efektivnější metody. Rostliny s mutovanými geny člověk využíval od vzniku zemědělství. Když se náhodou objevila zajímavá rostlinka – mutant, zemědělec si jí všiml, začal ji pěstovat a množit. Později přišlo cílené šlechtění rostlin a šlechtitelé si vybírali vhodné rodiče s cílem získat potomstva s vhodnými kombinacemi rodičovských genů. Pokud ale takoví rodiče neexistují, dále se nedostanou. Genetickými modifikacemi lze tuto bariéru překonat a získat odrůdy s požadovanými vlastnostmi.

Vy ale pomáháte šlechtitelům šetřit peníze a čas i bez genetických modifikací. Už tím, že jim poskytujete informace o genomu rostlin…

Máte pravdu. V tomto jsme nejdál, kam až můžeme zajít bez genetických modifikací. Šlechtitel, který kombinuje vlastnosti rostlin, chce mít jistotu, že určité geny do potomstva dostal. A my za pomoci molekulárních technik umíme zjistit, jestli tam určitý gen je nebo není. Šlechtitel zkříží dva rodiče, získá třeba tisíc potomků, a jenom někteří z nich budou mít požadovanou kombinaci genů. Díky naší pomoci bude dál pracovat jen právě s těmito třemi rostlinkami. Ušetří čas i peníze. Taková spolupráce vychází z programu Strategie AV 21 Potraviny pro budoucnost. Poskytujeme výsledky našeho výzkumu šlechtitelům a také je učíme tyto techniky používat.

Indii pomohla zelená revoluce spojovaná se jménem amerického šlechtitele Normana Borlauga, který v roce 1970 získal Nobelovu cenu míru. Svět ale podle profesora Doležela nedokázal v následujících desetiletích na Borlaugovu práci potřebným způsobem navázat. Ilustrační snímek je ze státu Uttarpradéš. Foto: Shutterstock

Válka na Ukrajině nepříznivě dopadá také na dodávky hnojiv. Mohl by váš výzkum výhledově přispět i k tomu, že budeme méně závislí na hnojení?

Přidáváme cihličky do stavby, která to snad jednou umožní. To už ale opravdu mluvíme o nové generaci plodin, které mohou být i mnohem méně závislé na hnojení. Takové rostliny se nedají jednoduše vyšlechtit klasickými metodami. Z hlediska výživy je důležitý kořenový systém. Když se podíváte na kořenový systém některých trav vzdáleně příbuzných pšenici, dosahuje hloubky až dvou metrů. Pokud dokážeme změnit dědičnou informaci našich plodin tak, že díky tomu budou mít hlubší kořenový systém, dostanou se i v dobách sucha níže do půdy, kde ještě bude vláha. A také se zlepší příjem živin, i když to už může leckomu připadat jako science fiction. Pokud byste chtěl super science fiction, můžeme zmínit fixaci vzdušného dusíku. Hlízkové bakterie, které žijí v symbióze s některými druhy rostlin, vzdušný dusík fixují a hostitelská rostlina je méně závislá na hnojení.

To je opravdu super science fiction? V příštích desetiletích se toho nedočkáme?

Do deseti let určitě ne. Podobný výzkum může trvat dlouho, ale podobně jako v dalších případech platí, že kdybyste s ním vůbec nezačal, nedosáhnete úspěchu nikdy. Důležitý je také výzkum, který se týká biologie půdy. O mikrobiomu člověka, mikroorganismech žijících v našem těle, už asi slyšel skoro každý. Ukazuje se, že o něčem podobném musíme uvažovat i v případě půdy. Některé bakterie v půdě rostlinám škodí, jiné jim zase pomáhají lépe přežít období sucha, nebo při získávání živin. Z hlediska výzkumu to jsou zatím pionýrské práce, ale studium vlivu půdního mikrobiomu už je zavedený a velmi perspektivní výzkumný směr.

Budou vědci usilovat o mohutnější kořenový systém u plodin, které už pěstujeme, nebo se zaměří spíše na domestikaci planých rostlin, které už takové hluboké kořeny mají?

Obojí. Jsou to dvě strategie, jak získat nový typ odrůd. Buď donutíme pšenici dělat to, co nikdy neuměla, nebo si vezmeme planou rostlinu, která to umí, ale zatím vůbec nevypadá jako pšenice.

I v případě genetických modifikací zaznamenáváme postupný vývoj. Za modernější metodu je považována editace genomu, známá pod zkratkou CRISPR-Cas9, kdy do dědičné informace rostliny nevnášíte žádný cizí gen z jiného druhu. Myslíte, že editace by mohla být přijatelnější i pro kritiky klasických genetických modifikací?

Obávám se, že profesionální kritici si pro své odmítavé stanovisko vždy nějaký důvod najdou. Nejjednodušší využití editace spočítá v tom, že učiníte určitý gen nefunkčním. Další možností je, že změníme pořadí písmenek v genomu. Fakticky také můžete přidat dědičnou informaci, a to nikoliv přenesením z jiného organismu, ale tím, že do genomu vložíme odpovídající sled písmen dědičného kódu. Upřímně řečeno ale nechápu ani to, proč by nám měla vadit tradiční metoda genetických modifikací. Vezměte si, že v Evropské unii je povolené takzvané mutační šlechtění. Když to zjednoduším – použijete hodně semen, na která působíte nějakým mutagenem a způsobíte změny dědičné informace. Nevíte ale co v dědičné informaci měníte. A mezi rostlinami vypěstovanými z takto ošetřených semen hledáte takové, které mají požadovanou vlastnost. Třeba mezi nimi bude rostlina s jinou barvou plodů nebo jinak změněná. V současnosti tedy můžete bez jakékoliv kontroly a omezení „demolovat“ genom. Přitom v takto získaných mutantech mohou vznikat i alergenní nebo jinak zdraví škodlivé látky. Naopak u genetických modifikací, které jsou zatím v Evropě v nemilosti, víte zcela přesně, který gen měníte a tedy můžete testovat dopady této změny – včetně toho, jestli nemůže ohrozit zdraví konzumentů.

Genetické modifikace jsou tedy bezpečnější?

Rozhodně jsou transparentní a jejich dopady jsou kontrolovatelné. Víme, co děláme. A po více než dvaceti letech pěstování na dnes už asi čtrnácti procentech světové výměry zemědělské půdy není znám jediný případ poškození zdraví člověka geneticky modifikovanou rostlinou.

Vidíte v případě genetických modifikací nějaká rizika?

Ano. Netýkají se ale výživy ani dopadů na zdraví člověka. Rizikem je únik dědičné informace do volné přírody. Nechceme, aby například vznikl nějaký nový druh trávy křížením s geneticky modifikovanou pšenicí nebo jinou plodinou. Lidstvo bohužel nezačalo éru genetických modifikací příliš šťastně. První úspěšné transformanty byly odolné vůči herbicidům. To vyhovovalo pěstitelům a dodavatelům osiv, ale kritici pochopitelně začali upozorňovat na to, že genetické modifikace zvyšují používání herbicidů. Schopnost odolávat herbicidům se navíc bohužel přenáší do plevelů. To bylo celé špatně. A rozhodně bychom neměli modifikovat přírodu přenosem modifikované dědičné informace do planých druhů. Nicméně i to už ale dokážeme zajistit, je to jen trochu náročnější. Je totiž možné dosáhnout toho, aby konkrétní genetická modifikace v jiném druhu nefungovala.

Jste odborníkem na rostlinnou genetiku, ale program Strategie AV21 má mnohem širší záběr…

V rámci této platformy působí řada ústavů Akademie věd. Naše olomoucké pracoviště Ústavu experimentální botaniky spolupracuje zejména s pracovištěm Biofyzikálního ústavu, které se specializuje právě na editaci genomu. Pak máme vynikající tým z Algatechu – třeboňského centra Mikrobiologického ústavu. Algatech zkoumá řasy a jejich využití pro produkci různých potravinových doplňků nebo i zkvalitňování půdy. Tým profesorky Tlaskalové-Hogenové z Mikrobiologického ústavu se věnuje mikrobiomu člověka a vlivu potravin i potravinových doplňků na naše zdraví. Odborníci z Biologického centra v Českých Budějovicích se zabývají biologií půdy, její strukturou a obsahem organických látek. Změnu klimatu řeší Ústav výzkumu globální změny, plýtváním a šetřením potravinami se mimo jiné zabývá Sociologický ústav, zahrádkami a malými producenty potravin pak Ústav geoniky. To je dosud podceňovaná oblast, přestože malopěstitelé vyprodukují obrovské množství potravin.

A poznatky ze všech těchto oborů mohou posílit potravinovou bezpečnost celého světa…

Rozhodně. Kolegové z Algatechu se mimo jiné zabývají možností, že by řasy mohly být takovou poslední pojistkou před hladomorem. Mělo by být možné je v tropických oblastech jednoduše pěstovat a vyrobit z nich takové množství sušeného produktu, které by zachránilo hladovějící lidi na několik týdnů, než přijde potravinová pomoc zvenčí.

JAN ŽIŽKA

O výzkumu Jaroslava Doležela a dalších olomouckých vědců se dočtete více v dalším článku na webu Export.cz.