V extrémních podmínkách na Antarktidě žijí endemické organismy, které se musely náročným podmínkám přizpůsobit. Odolnost vůči extrémům se týká i antarktických bakterií, na jejichž výzkum se zaměřil vědecký tým z Agronomické fakulty MENDELU podpořený Standardním grantem Grantové Agentury České Republiky. Vědkyně a vědci zkoumají bioaktivní látky obsažené v bakteriích, které by se v budoucnu daly využít například jako antibiotika, látky na léčbu rakoviny nebo na ochranu plodin proti mrazu. Projekt probíhá ve spolupráci s Vysokým učením technickým a je také součástí Českého antarktického výzkumného programu Masarykovy Univerzity.
Na Antarktidě žijí kromě mechů a lišejníků hlavně mikroorganismy, právě na ně se zaměřuje výzkumný tým z Agronomické fakulty. Některé mohou být úplně endemické, některé v sobě mají specifickou jen část, která se adekvátně podmínkám vyvinula jinak. „Sledujeme bioaktivní ribozomální peptidy, to jsou malé molekuly, které produkují bakterie nebo jiné mikroorganismy. Ze vzorků sedimentů se snažíme získat zajímavé bakterie, v nich nás zajímají ty molekuly, které vznikají na Antarktidě. Naším cílem je zjistit, jestli určité typy těchto látek jsou specifické pro Antarktidu, tedy se nenacházejí nikde jinde na světě, jaké mají vlastnosti, jak se chovají a jestli by byly použitelné nějakým aplikačním směrem. Ve zkratce zkoumáme genetický potenciál těchto bakterií produkovat bioaktivní látky,“ přiblížila Stanislava Bezdíček Králová, vedoucí týmu z Ústavu chemie a biochemie AF MENDELU.
Zjištění z výzkumu mohou být využitelná v rámci širokého spektra přelomových poznatků. „Výsledky mohou pomoci rozšířit znalosti ohledně evoluce, jelikož o evoluci biosyntetiky organismů stále skoro nic nevíme. Další využití může být v biomedicinském směru jako antibiotika nebo léčiva proti houbovým onemocněním. Antifungálních látek je celkově málo a v Antarktidě kromě bakterií jsou právě houby ta druhá převládající část mikroorganismů. Takže přirozená interakce mezi nimi vede k tomu, že produkují velké spektrum antifungálních látek,“ vysvětlila vědkyně. Některé látky se standardně využívají jako antikarcinogenní, takže se zkoumá i aktivita proti lidským tumorním liniím. Jakékoliv funkce molekul se proto vědecký tým snaží v širším spektru testovat.
Poznatky mohou být aplikovatelné i v zemědělství, v rámci kterého by se daly využít například proteiny nebo enzymy adaptované na chlad. Ty by mohly být využitelné třeba jako ochrana proti jarním mrazíkům. „Mikroorganismy produkují proteiny, které je samy chrání před chladem. Pokud se dokážeme k této látce dostat, můžeme vyrobit postřik, který obsahuje jen komponentu chránící před chladem. Postřik by měl krátkodobou použitelnost, je to jen molekula a je možné stříkat jen aktivní nebo ochranné části,“ nastínila výhody Bezdíček Králová.
Na Antarktidě se nicméně kromě chladu objevuje řada dalších extrémů. „Je tam obrovské UV záření, v podstatě nejvyšší na zemi. Téměř tam není voda, i když jsou tam ledovce, voda je ve skupenství, které není pro život vhodné. Také je tam nejnižší množství srážek na světě. Na Antarktidě je velmi nehostinné prostředí a k tomu všemu je tam také velmi málo živin,“ vyjmenovala úskalí vědkyně.
Bakterie vědecký tým zkoumá ze vzorků dvou typů sedimentů, jednoho chudšího a druhého bohatšího na živiny. Vzorky odebírala Stanislava Bezdíček Králová osobně na Antarktidě v roce 2019, znovu se do terénu chystá na začátku roku 2026, tedy v období antarktického léta. V té době jsou částečně bez ledu přímořské oblasti, kde se česká polární stanice Johanna Gregora Mendela nachází. Díky tomu může probíhat nejen geologická, ale i biologická část výzkumu. Při následující cestě na Antarktidu plánuje vědkyně odebírat vzorky také z permafrostu. „V létě je na Antarktidě průměrná teplota kolem nuly. Jsou i pěkné slunečné dny, ale jsou i dny, kdy není dovoleno opustit stanici, teplota může být v mínus desítkách stupňů. To se stane párkrát za sezónu. Většinou je to mínus pět, maximálně mínus deset stupňů. Hlavním problémem je v antarktické přímořské oblasti vítr, někdy fouká rychlostí i přes sto kilometrů za hodinu,“ popsala Bezdíček Králová.
Průběžné výsledky výzkumu by mohly být už na konci letošního roku, další se uzavřou v polovině roku následujícího. Partnerem projektu je Vysoké učení technické. „Kolegové z VUT jsou zodpovědní za výpočetní část, pro kterou my v počátcích generujeme genomy a metagenomy, a následně určujeme, kam by se výzkum měl výpočetně posunout, aby výsledky byly biologicky relevantní a mohli jsme je laboratorně otestovat,“ vysvětlila vědkyně. Výzkum probíhá v rámci Českého antarktického výzkumného programu, který organizačně zaštiťuje Masarykova univerzita, a do kterého se zapojují i další instituce.
Kontakt pro bližší informace: RNDr. Stanislava Bezdíček Králová, Ph.D., stanislava.kralova@mendelu.cz, Ústav chemie a biochemie AF MENDELU