Předplatné časopisu
Finmag do schránkyPředplatit časopis 

Bez editace genomu rostlin by z Evropy bylo muzeum zemědělství, říká Doležel

Filip Vrána
Filip Vrána | 13. 8. 2022 | 2 129
geneticky modifikované organismypotravinyrozhovorvědazemědělstvízměny klimatu

Klimatická změna znásobila nároky na světové zemědělství. Jednou z cest, jak se vyhnout nedostatku potravin, je pěstování geneticky upravených plodin. „Je to cesta k soběstačnosti,“ říká rostlinný genetik Jaroslav Doležel.

Bez editace genomu rostlin by z Evropy bylo muzeum zemědělství, říká Doležel

Vědecký ředitel Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum Jaroslav Doležel.

Zdroj: Ústav experimentální botaniky AV ČR

Pěstování plodin s modifikovaným genomem podle Doležela umožní dramaticky snížit zátěž životního prostředí pesticidy a bude jedním z klíčových opatření vedoucích k udržitelnému zemědělství.

„Geneticky modifikované plodiny se dnes už pěstují ve 29 zemích světa a na téměř osmině celosvětově obdělávané půdy. Evropská unie se tomu musí přizpůsobit,“ říká vědecký ředitel Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum.

Svou prací navazuje Doležel na Johanna Gregora Mendela, který se narodil přesně před 200 lety. Genetika je podle něj víc než kdykoliv dřív klíčem k budoucnosti lidstva.

Pokud budeme moci omezit hnojení průmyslovými hnojivy, bude možné označovat jako biopotraviny všechny plodiny.

Co pro dnešní vědu znamená klimatická změna a adaptace na ni?

Je to vůbec jedna z největších výzev současnosti. Růst světové populace vyžaduje zvyšování produkce potravin a přitom je pěstování zemědělských plodin ohrožováno změnou klimatu. Pro zajištění dostatku potravin bude třeba využít všech možností, které máme k dispozici, a jednou z nich je pěstování plodin přizpůsobených novým podmínkám. To ale vyžaduje odrůdy s novými znaky a vlastnostmi, které lze jen obtížně získat pomocí klasického šlechtění.

Prof. Ing. Jaroslav Doležel, DrSc.

Jaroslav Doležel
Ústav experimentální botaniky AV ČR
  • narodil se v roce 1954 v Olomouci.
  • v roce 1978 vystudoval Agronomickou fakultu Vysoké školy zemědělské v Brně (dnes MENDELU)
  • v roce 2013 se stal profesorem v oboru Molekulární biologie a genetika
  • od roku 2013 působí jako vědecký ředitel Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum v Olomouci
  • na podzim 2022 dostane čestný doktorát na Mendelově univerzitě v Brně, která je zároveň jeho alma mater

Mluvíme o nových technikách šlechtění, jejichž klíčovým nástrojem je modifikace dědičné informace. Naštěstí jsou dnes k dispozici metody pro editování genomu, které umožňují přesně měnit strukturu molekuly DNA.

Tyto techniky umožňují nejen další zlepšování současných odrůd, ale nabízí možnost v krátkém čase zopakovat domestikaci a z planých předchůdců v krátkém čase opět získat kulturní plodiny, ale s vlastnostmi, které současné plodiny nemají. Je také reálné domestikovat plané rostliny, které snášejí sucho či zasolenou půdu a které člověk dosud nepěstoval.

Editaci genomu ale můžeme dělat jen tehdy, pokud víme, co a jak chceme editovat a kde se tato, obvykle krátká, sekvence DNA v obrovském genomu nachází. A to je úloha výzkumu na našem pracovišti, kdy se podílíme jak na studiu struktury genomu důležitých plodin, tak na izolaci agronomicky významných genů. Pokud bude možné pěstovat nové odrůdy získané těmito technikami, jsme připraveni metodu editace genomu použít.

Část světa geneticky upravené plodiny schvaluje, Evropa je ale spíše výjimkou…

V Evropské unii se po dlouhých dvaceti letech konečně začíná blýskat na lepší časy. Je na čase, protože rychlým tempem přibývá zemí, kde není pěstování nových odrůd získaných editací genomu regulováno, a hrozilo, že se Evropa stane muzeem zemědělství.

Geneticky modifikované plodiny se dnes už pěstují ve 29 zemích světa a na téměř osmině celosvětově obdělávané půdy. Úspěch a další perspektivy těchto plodin stimulují zakládání nových biotechnologických firem, které přicházejí na trh s plodinami, které mají výhodné vlastnosti pro pěstitele i spotřebitele. Neudržitelnost této situace si Evropská komise konečně uvědomila a plánuje vytvoření legislativního rámce pro nové genomické techniky. Nová legislativa by měla být schválena během příštího roku.

Bez genetických modifikací se zkrátka neobejdeme. Pěstování plodin s modifikovaným genomem a odolných vůči chorobám a škůdcům umožní dramaticky snížit zátěž životního prostředí pesticidy a bude jedním z klíčových opatření vedoucích k udržitelnému zemědělství. Pokud budeme moci také omezit hnojení průmyslovými hnojivy, bude podle mého přesvědčení možné označovat jako biopotraviny všechny potraviny získané z takových odrůd.

Jste rostlinný genetik, jaké jsou největší současné výzvy pro vědu ve vašem oboru?

Pokud jde o můj obor, tedy genomiku, tak sekvenování dědičné informace se stalo rutinou. To, že máme dědičnou informaci přečtenou, ale neznamená, že rozumíme tomu, jak funguje. Stále máme jen velmi omezenou představu o tom, jak je růst a vývoj rostliny regulovaný a jak genom předurčuje reakci rostliny na vnější podněty. Důležitou roli hraje například i uspořádání DNA v trojrozměrném prostoru buněčného jádra, kdy spolu mohou interagovat vzdálené oblasti genomu. I této problematice se na našem pracovišti věnujeme.

Mendel byl geniální v tom, že pro řešení biologického problému dědičnosti použil matematiku.

Letos slavíme 200 let od narození zakladatele genetiky. Cítíte se vy sám být následovníkem Mendela?

Cítím se asi stejně jako ostatní kolegové genetikové – zkrátka pokračujeme v jeho práci. Nicméně když mluvíme o Mendelovi, mám jisté privilegium. Vnímám jeho genius loci. Pracuji totiž na Moravě nedaleko místa, kde se Mendel narodil, působím v Olomouci, kde studoval, což je poměrně blízko Brna, kde učinil své objevy.

To, co Gregor Mendel dokázal, je naprosto epochální. Přitom v mládí na tom Mendel nebyl fyzicky ani ekonomicky dobře. Pro budoucnost genetiky bylo štěstí, že pro něj bylo řešením této složité situace studium teologie. Přestože mu v mládí osud příliš nepřál, stal se zakladatelem vědního oboru, který hýbe světem a má dopady na mnoho oblastí lidského života. I když neměl ideální podmínky pro start do života, měl obrovské štěstí na lidi a prostředí, do kterých se dostal.

Pavel Pospěch
Monika Hlaváčová, Universitas

Proč vtipkujeme o frontách na banány? Pradědové zas měli císaře, říká sociolog

Proč milujeme časopisy o jídle a bydlení, proč toužíme mít na zahradě vlastní bazén, i když nás každé léto trápí sucho a není z čeho napouštět, a proč stále vtipkujeme o frontách na banány, i když je už víc než třicet let po sametové revoluci? Sociolog Pavel Pospěch vysvětluje některé společenské jevy, které jsou na první pohled nepochopitelné.

V čem byl Mendel geniální?

Byl geniální v tom, že pro řešení biologického problému dědičnosti použil matematiku, což nenapadlo nikoho před ním. Paradoxem je, že neuspěl u učitelských zkoušek z přírodopisu a fyziky, a tak si dále zlepšoval vzdělání na univerzitě ve Vídni. To byla opět šťastná souhra okolností, protože ho tam učili ti nejlepší z nejlepších. Získané poznatky dokázal zúročit a problém dědičnosti vyřešil naprosto geniálním způsobem. Mendel byl prototypem moderního vědce a jeho přístup k výzkumu je velkým poučením i pro současnou vědu. Když stojíme před neřešitelným problémem, můžeme se Mendelem inspirovat a použít nový, netradiční postup. 

Co si z této osobnosti vy sám berete? V čem je Mendel dodnes vzorem?

Gregor Mendel je pro mne vzorem právě v hledání nových přístupů k řešení zdánlivě neřešitelných problémů. Říká se tomu myšlení „out of box“ a tento přístup je dnes velice moderní. Sydney Brenner při přebírání Nobelovy ceny řekl, že pokrok vědy spočívá v nových metodách, nových objevech a nových nápadech a v tomto pořadí důležitosti.

Zjednodušeně řečeno jsou ve vědě dvě školy. Jedna říká, že motorem pokroku jsou nové hypotézy a ideje. Podle druhé věda pokračuje tak, jak jí to dovolí pokrok v technikách a metodách, a přiznám se, že tento přístup je mi bližší. Například bez metod sekvenování DNA bychom o genomu téměř nic nevěděli. Mendel vyhrál tím, že použil dosud nepoužitý přístup, a to kombinatoriku.

Cesta, kdy se uměle vytvářejí velké výzkumné celky bez jasného zdůvodnění, může bohužel lákat i hochštaplery.

Je to způsob uvažování, který je i vám osobně blízký? V čem?

K řešení problémů rád používám nové přístupy. Asi prvním příkladem výhodnosti takového stylu práce bylo vypracování metody pro rychlé měření množství DNA v jádrech rostlinných buněk. Použil jsem takzvanou průtokovou cytometrii, která byla vyvinuta pro analýzu buněk člověka a živočichů a u rostlin se v 80. letech minulého století až na výjimky nepoužívala. V té době jsem pro rostliny vypracoval nejen metodu přípravy vzorků, ale také kalibroval sestavu standardů pro stanovení velikosti genomu. Tato metoda našla rozsáhlé uplatnění v základním a aplikovaném výzkumu, ale i ve šlechtění a po víc než třiceti letech se stejně jako standardy stále používá.

Další oblastí, kde se vyplatil netradiční přístup, byla první etapa čtení složitých genů obilovin. Začátkem 21. století neměly metody sekvenování DNA kapacitu na přečtení celé dědičné informace, která je například u pšenice víc než pětkrát větší než u člověka. Na začátku vědecké kariéry jsem se zabýval cytogenetikou, tedy studiem dědičné informace na úrovni chromozomů.

Universitas.cz
Magazín vysokých škol Universitas.cz

Universitas.cz

Rozhovor přinášíme díky spolupráci s magazínem vysokých škol Universitas. Ten na svém webu pravidelně přináší rozhovory s vědci a vědkyněmi, aktuality o výzkumu i vysokoškolské politice, analýzy i komentáře. Sledujte ho na Facebooku a Twitteru nebo poslouchejte vybrané texty v podcastu v iOSuAndroiduSpotify a dalších.

Toužil jsem propojit cytogenetiku s průtokovou cytometrií a to se mi podařilo. Pomocí nové metody jsme izolovali jednotlivé chromozomy a získali tak malé části genomu, které bylo možné i tehdy sekvenovat. V případě pšenice seté, která má genom rozdělený na 21 chromozomů, to celou analýzu 21krát zjednodušuje. Tomuto přístupu, kdy genom studujeme chromozom po chromozomu, říkáme chromozomová genomika. Její využití umožnilo čtení dědičné informace řady plodin, včetně už zmíněné pšenice, a dodnes urychluje izolaci agronomicky důležitých genů, jako jsou rezistence vůči chorobám, včetně rzí a padlí.

Dalším příkladem uplatnění netradičních postupů je analýza dědičné informace banánovníku. Jako první jsme například určili velikost dědičné informace této plodiny a geneticky charakterizovali všechny položky ve světové genové bance. V současnosti se podílíme na čtení dědičné informace afrických banánovníků a nepřímo i na jejich šlechtění.

Jednou z priorit je v současném výzkumu i výuce multioborový přístup a vytváření mezinárodních týmů. Jaké jsou klady a jaká úskalí této cesty?

Podle mého přesvědčení má být věda primárně organizovaná odspodu a nikdo by neměl vědcům diktovat, s kým mají spolupracovat. Možná je tento názor ovlivněn mojí vědeckou dráhou. Začínal jsem sám, později jsme s kolegy vypracovali metody, které byly klíčové pro čtení velkých genomů rostlin. Dostali jsme se do situace, kdy jsme potřebovali rozšířit výzkumnou kapacitu, a náš tým se podle potřeby dále rozrůstal.

Opačná cesta, kdy se uměle vytvářejí velké výzkumné celky bez jasného zdůvodnění, může bohužel lákat i hochštaplery, kteří jen hledají zdroje peněz. Podle mě by tedy měly spolupracovat menší týmy vždy podle aktuální potřeby, a to i na mezinárodní úrovni. Chápu ale, že pro administrativu je těžké vytvořit flexibilní systém, který umožní financovat ad hoc vytvářená vědecká seskupení různé velikosti a v různých obdobích.

Od začátku července předsedá naše republika Evropské unii. Jak si vlastně stojíme v EU, podíváme-li se například na četnost evropských projektů, které vedeme?

Budu upřímný: jako celek jsme spíš průměr. Máme ale vědce a výzkumné týmy, kteří patří ke světové špičce. V případě evropských grantů typu ERC se mimojiné ukazuje problém organizace a podpory vědy v České republice. Týmy ve vyspělých evropských státech mají dokonalou administrativní a manažerskou podporu a vědci se mohou při navrhování projektu plně soustředit na vědeckou část.

Když my píšeme projekty, děláme vše od A do Z. Nefunkční a zbytečná administrativa naši vědu opravdu brzdí. Jinde asi vědí, že vědec je drahý, a proto ho nenechají plýtvat vzácným časem a dělat věci, které může udělat někdo jiný. Někdy papírujeme kvůli směšným částkám. Jako účastník jednoho velkého národního projektu každý měsíc posílám tabulku s hodinovým výkazem své činnosti. Nedovedu si představit, jak byrokratický aparát ty spousty tabulek od mnoha vědců za každý měsíc kontroluje.

Považuji za důležité, aby vědci seznamovali veřejnost se svou prací a s jejím významem pro společnost.

Další potíž, když zůstaneme u mezinárodního bádání a vzdělávání, je uznávání českých titulů v zahraničí a naopak. Jakou s tím máte vy zkušenost? Neměly by se standardy sjednotit, například prostřednictvím nějakých evropských titulů?

To je velký problém, protože chceme, aby k nám přicházeli vědci ze zahraničí, a přitom naše platy nejsou mezinárodně konkurenceschopné. A místo odstraňování zbytečných bariér, které brání příchodu kolegů ze zahraničí, se vše často ještě zbytečně komplikuje. Před několika lety k nám přišel český kolega z Institutu Maxe Plancka v Kolíně, který se habilitoval na německé univerzitě. Nicméně zde si docenturu dělá znovu. Je to pro něj ztráta času a zbytečný problém.

Nejsem si ale jistý, zda je reálné vytvářet systém evropských titulů. Spíše bych se přimlouval za vzájemné a bezproblémové uznávání titulů.

Anketa

Geneticky upravené rostliny...

Jak by měl podle vašeho názoru vědec fungovat navenek?

Přestože absolutní prioritou práce vědce musí být věda, považuji za důležité, aby vědci seznamovali veřejnost, a tedy daňové poplatníky, se svou prací a s jejím významem pro společnost. V tom hraje důležitou roli spolupráce s novináři a médii. Není to vždy jednoduché, protože média v zájmu „objektivity“ často předpokládají, že si názor udělá posluchač nebo divák sám. Ale jak to má udělat, pokud dané problematice nerozumí?

Na druhou stranu mne velmi mrzí, pokud vědci rozhovory odmítají. A musíme se učit zjednodušení, aby nám rozuměl i laik. Každý vědec dokáže formulovat vědu složenou jen z cizích slov, ale k čemu to je, když tomu nikdo jiný nebude rozumět?

Nedílnou součástí práce vědce musí být výchova nové vědecké generace. To zahrnuje nejen vedení diplomových a doktorských prací, ale také přednášky pro žáky základních škol a studenty středních škol, vedení exkurzí v laboratořích a pořádání akcí pro veřejnost, jako je například Noc vědců nebo Týden vědy a techniky Akademie věd ČR. Pokud se na těchto akcích podílí mladá vědecká generace, pak vedle zlepšování povědomí o vědě a šíření vzdělanosti učí sami sebe i to, jak vědu popularizovat.

Kam dál? Rozhovory na Finmagu:

NABITÝ LETNĚ-PODZIMNÍ FINMAG

Finmag předplatnéZdroj: Finmag

„Každý investor by měl v noci klidně spát,“ řekl Dominiku Stroukalovi Jan Sýkora, spolumajitel investiční skupiny Wood & Company. V příštích 18 měsících podle něj uvidíme celou řadu úžasných příležitostí.

FIN. Hudební byznys: Jak udělat velký a cenově dostupný festival • V kanceláři šéfa Kebooly • Jakub Žofčák o byznysu s přežitím • V hlavě podnikatele a filantropa Jana Školníka • Robert Vlach o zanedbané cenotvorbě freelancerů a nutnosti zdražovat

MAG. Korsika má svá specifika. Kromě divokých prasat na plážích a kaštanového piva i originální způsob vyřizování účtů • Otevřít kavárnu ve druhém patře, a ještě nad hampejzem – to může udělat jen blázen. Café Louvre slaví 30 let • Nejlepší vývrtka na světě má sto padesát let. Všem Francouzům na vztek ji vynalezl Němec

Autor článku

Filip Vrána

Filip Vrána

Historik a bývalý dlouholetý novinář Filip Vrána pracuje jako mluvčí Mendelovy univerzity v Brně. Zabývá se historií pivovarnictví.