Trochu nezvyklý zdroj...

Podle současné víry budoucnost naší modré planety závisí na alternativních zdrojích energie. Biomasa - heslo dne. Rostliny nám dovolují využít energii Slunce svou fotosyntézou. Sklidíme a spálíme. Jenže je tu polétavý popílek a různé jiné neblahé zplodiny. Tedy necháme bakterie, aby z biomasy za nepřístupu vzduchu udělaly bioplyn. To je již lepší. Nebo uděláme z nich biopaliva. Jde o to, jak která. MEŘO je pouze maska určitého lobbismu: když se spočtou energetické náklady - od úpravy půdy pro řepku a všechny nutné agrochemikálie až po reesterifikaci z jejího semen vytlačeného oleje, výrobu metanolu a vyčištění produktu, jsme v červených číslech. Použití palmového oleje je rozsudek nad deštnými lesy. Biolíh z cukrové třtiny nebo cukrovky vypadá racionálně, zvláště kdyby laskavá EU povolila herbicid tolerantní transgenní cukrovku. Na obzoru se však jeví jiná cesta, vypadající jako z pohádky. A jak to v pohádkách bývá, dojít k vytouženému cíli není jednoduché.

Představme si, že jdeme cestou lemovanou příjemně svítícím pásem trávy a  jemně ozařovanou svítícími keři voňavého šeříku a jasmínu. Nad tím klenba luminescence borovic. Žádné elektrické lampy se šetrnými nebo nešetrnými žárovkami.

To je ten pohádkový zámek a jaká je k němu cesta?

Kdo by neznal světlušky a báje o ohnivém muži v lese - což byl trouchnivý pařez prorostlý světélkujícími hyfami houby. Přeborníky v bioluminiscenci jsou bakterie. Mnozí živočichové, zejména v tmavých hloubkách moře, si je na svém těle živí jako lucerničky. Některé jsou tak i pojmenované - Photobacterium -, ale dovedou to i příslušníci běžných rodů jako je Vibrio a Xenorhabdus. Zdrojem světla je substrát zvaný  luciferin, který rozsvěcuje enzym luciferáza. Pod těmito ďábelským jmény se skrývá enzym využívající aldehyd odvozený od mastných kyselin s dlouhým řetězcem a flavin mononukleotid známý z respiračních systémů. Luciferáza je sestavena ze dvou dílů konstruovaných podle genů luxA a luxB. Další tři geny téhož jména C,D, a E kódují stroj na výrobu substrátu s dlouhořetězcovýjm aldehydem. Poslední člen rodiny lux genů jménem G se postará o flavin reduktázu, aby byl k disposici onen flavin mononukleotid pro reakci provázenou emisi fotonů. Tato společnost genů je sestavena do lux operonu v bakteriální DNA.

Obtížným úkolem z pohádky je přenést toto vše do rostliny. Je tu jeden pomocník, a to jsou plastidy. O nich je známo, že vznikly ze zelených mikroorganismů a mají tedy vlastní DNA odvozenou z mikroorganismů a tedy příbuznou té bakteriální. Díky tomu produkují podobně jako bakterie riboflavin, ze kterého se dá vyrobit flavin mononukleotid. Mají také s bakteriemi společný enzym (FASII) syntetizující mastné kyseliny nezbytné jako zdroj potřebného aldehydu. Ten je odlišný od podobného enzymu FASI u živočichů s hub. Jenže chloroplasty se spíše podobají sinicím než bakteriím, a proto kromě podobností mají mnoho rozdílů. Jde o řídící mechanismy exprese genů, to, čemu se říká interpunkce přepisu DNA, posttranskripční úpravy RNA, úpravu vzniklých peptidů, jejich sbalování, a podobně.

Mezinárodnímu kolektivu  složenému z vědců university státu New York, university státu New Jersey a Jerusalemské Herbrew university se podařilo tyto problémy zvládnout a do genomu chloroplastů rostlin tabáku přenést funkční lux operon. Proč tabáku? Není to hold kuřákům, ale standardní postup, protože tabák je jakási laboratorní myš v rostlinné říši. Vyzkoušená a dobře prostudovaná.

Malé rostlinky na agaru se nijak nelišily od kontroly běžného tabáku ale okem byla ve tmě zřetelná jejich luminiscence. Přístroje zaznamenaly desítky milionů fotonů za minutu. Je nepochybné, že je to začátek, který nám postupným zdokonalováním skutečně může nabídnout onen svítící trávník vedoucí naše kroky ve tmě.

Autor: Prof. Jaroslav Drobník