Proč posílat geneticky upravené řasy na oběžnou dráhu?

Mohlo by to být úvodní scénou nízkorozpočtového vědeckofantastického hororu. Vědci vystřelí do vesmíru zmutované řasy, aby sledovali, jak rostou. Jistě není obtížné si domyslet šťavnaté konce, v nichž polonahá vědkyně obalená agresivním zeleným slizem zoufale volá o pomoc oduševnělého svalovce. Nicméně, právě tohle se před časem odehrálo, v méně hororové verzi, zato ale o poznání zajímavěji.

Může za to Evropská kosmická agentura ESA, která hledá nové způsoby výroby potravin a paliv všude možně, kosmický prostor nevyjímaje. Právě ESA financovala odeslání geneticky upravených zelených řas na nízkou oběžnou dráhu Země a následný výzkum vlivu kosmického prostoru na jejich fotosyntézu a růst.

Rostlinný fyziolog Autar Mattoo z laboratoře Sustainable Agricultural Systems Laboratory v marylandském Beltsville a jeho kolegové umístili do vzduchotěsných boxů vzorky zelené řasy, miláčka molekulárních laboratoří Chlamydomonas reinhardtii. Vzorky se pak staly součástí pestrého vědeckého programu mise robotické sondy Foton-M No.2, kterou 31. května 2005 vynesla z kazachstánského Bajkonuru do výšky 300 km nosná raketa Sojuz-U. Sonda obíhala Zemi 15 dní, v době poklidné sluneční aktivity, v minimu 23. slunečního cyklu. Chlamydomonády přitom schytávaly kosmické záření za světelných a tepelných podmínek, v nichž na Zemi obvykle pohodově rostou. Experiment zahrnoval běžné chlamydomonády a spolu s nimi celkem čtyři různé mutanty v genu pro protein D1.

Protein D1 je jedním ze dvojice homologních proteinů (D1 a D2), které vytvářejí heterodimer a představují klíčové reakční centrum fotosystému II. To je, jak známo, první proteinový komplex ve světelné fázi fotosyntézy, který v tylakoidních membránách sinic a chloroplastů funguje jako oxidoreduktáza oxidující vodu a redukující plastochinon. Heterodimer proteinů D1 a D2 bývá považován za velmi choulostivý vůči extrémům v prostředí, včetně poškození elektromagnetickým zářením. Když chceme na podobných řasách založit energetiku či potravinářský průmysl blízké budoucnosti, tak musíme pořádně prověřit a případně vylepšit jejich slabá místa.

Mattoo a spol. se při letu chlamydomonád na palubě Fotonu-M rozhodli ověřit vliv mikrogravitace, kosmického záření, vysokoenergetických částic na komplex fotosystému II, proces fotosyntézy a růst řas. Sledovali přitom, jaký vliv na to mají mutace genu pro protein D1. Dlouhodobým cílem těchto snah je vyvinout vylepšené verze kritických součástí fotosyntetického aparátu, aby se tak zlepšil výkon a stabilita fotosyntézy. Budeme to podle všeho potřebovat v blízké budoucnosti, abychom získali vyšší výnosy potravin či třeba biopaliv z plodin, které porostou i v poměrně extrémních podmínkách.

Původní chlamydomonády a dva typy mutantů ze čtyř byly kosmickým prostorem vážně zasaženy a po přistání na Zemi už nerostly. Druzí dva mutanti se ale naopak ve vesmíru drželi dobře a v pohodě rostli i po návratu na Zemi. Mattoo se chce s kolegy do budoucna zaměřit na vývoj úspěšných D1 mutantů chlamydomonád, kteří by mohli poskytnout stabilnější proces fotosyntézy, její větší výrobní kapacitu a také možnost růstu v extrémních podmínkách.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

(orig). PloS ONE 8: e64352 (online 14. 5. 2014).

(doplň.) USDA ARS News 27. 5. 2014, Wikipedia (Foton-M No.2, Photosystem II).