Výsledky Akademické prémie: odvracení hladomorů i srážek s vesmírnými tělesy

07. 03. 2019

V uplynulých šesti letech čerpali největší vědecký grant v Česku, Akademickou prémii, nyní představili své výsledky. Genetik Jaroslav Doležel, který se svým týmem rozluštil genom pšenice, a astronom Pavel Spurný, který podstatně rozšířil českou část Evropské bolidové sítě, vystoupili 7. března v Akademii věd ČR se svými přednáškami.

„Akademická prémie je nejvýznamnější ocenění, které může český vědec ve své kariéře získat. Sáhnout si na něj může jen jednou za život,“ uvedl Jan Martinek z Odboru mediální komunikace Kanceláře AV ČR při slavnostním zahajování přednášek. „Smyslem grantu je vytvořit takové podmínky, aby vědci mohli rozvinout svůj tvůrčí potenciál ve prospěch Akademie věd i ve prospěch celé české vědy a možná – jak zanedlouho uslyšíte – i vědy světové,“ dodal Martinek.

Grant umožňuje každému ze svých nositelů čerpat až 30 milionů korun, rozložených na dobu šesti let. „Pokud bude naše vláda štědřejší, rádi v příštích letech udělíme prémií víc, než tomu bylo doposud. Žádosti o ně jsou z drtivé většiny velmi kvalitní,“ odpověděla předsedkyně Eva Zažímalová na dotaz, zda budou Akademické prémie v budoucnosti pokračovat.

Více písmen, než má celý Harry Potter

Jako první přednesl svůj příspěvek Jaroslav Doležel, jehož objev zahýbal v loňském roce českými i světovými médii. S využitím Akademické prémie se mu podařilo dešifrovat genom pšenice, který obsahuje více než 16 miliard písmen dědičného kódu – to je pětinásobek délky lidského genomu neboli 3000x více znaků, než kolik jich má celá knižní série o Harrym Potterovi.

Proč bylo tak důležité genom pšenice rozluštit? „Téměř veškerá naše strava pochází přímo či nepřímo z rostlin. Je téměř jisté, že kolem roku 2050 nás bude asi 10 miliard, populace tedy prudce poroste, a proto bude nutné podstatně zvýšit produkci potravin. Už dnes je jich nedostatek, stamiliony lidí trpí chronickou podvýživou. Hlady umírá každoročně víc lidí než na malárii, AIDS a tuberkulózu dohromady,“ upozornil Doležel, který působí na Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Potřebujeme zelenou revoluci

„Pokud chceme dosáhnout odpovídajícího nárůstu výnosu plodin, musíme produkci zdvojnásobit. Možnosti klasických šlechtění narážejí na limity, potřebujeme tedy druhou zelenou revoluci – nové, rychlejší a efektivnější techniky šlechtění,“ objasnil vědec s tím, že tyto techniky se zakládají právě na změně dědičné informace rostlin.

Aby bylo možno tuto změnu provést, nejprve je zapotřebí příslušný genom přečíst. Naprostá většina dlouhého genomu pšenice se přitom skládá z opakujících se (repetitivních) sekvencí ztěžujících jeho dešifrování, geny a nízkokopiové sekvence tvoří jen několik málo procent genomu.

„Díky pokroku technologie sekvenování už je reálné přečíst i takto velký a nepřehledný genom. Problém spočívá spíš v tom, jak jednotlivé úseky správně sestavit a interpretovat,“ vysvětlil Doležel. Jeho tým při sekvenování DNA rozdělil genom na chromozomy, jejichž analýzu prováděl pomocí metody průtokové cytometrie, kterou sám vyvinul. Tato metoda měří množství „nabarvené“ DNA v chromozomech ponořených do suspenze, dokáže přitom změřit řádově 1000 chromozomů za vteřinu.

V návaznosti na Doleželův výzkum nyní ve světě probíhají práce na sekvenování konkrétních odrůd pšenice. Doleželova metoda může do budoucna nejen zvýšit výnos plodin spolu s obsahem žádoucích látek, ale také snížit obsah látek nežádoucích, např. alergenů. „Pokud víme, která část proteinu působí alergické či imunologické problémy, můžeme tuto část při sekvenaci ovlivnit,“ odpověděl na dotaz z pléna, zda vědci časem dokážou upravit pšenici tak, aby ji mohli jíst i lidé, kteří jsou alergičtí na lepek či jiné složky.

Hrozí nám osud dinosaurů?

Poté vystoupil se svou přednáškou vedoucí Oddělení meziplanetární hmoty na Astronomickém ústavu AV ČR Pavel Spurný, jehož výzkum – zdánlivě poněkud abstraktní – by v budoucnosti mohl rovněž přispět k zachování existence lidstva. Zaměřuje se totiž na vesmírná tělesa vstupující do zemské atmosféry.

„Cílem našeho výzkumu v rámci Akademické prémie jsou meteoroidy, drobná tělesa Sluneční soustavy pocházející z komet a asteroidů. Jsou natolik malé, že je lze sledovat jen během krátkého okamžiku jejich srážky se Zemí, kdy v atmosféře zazáří a vyvolají jev meteoru. Díky vhodným záznamům těchto jevů – bolidů – můžeme určit přesné dráhy v atmosféře i původní dráhy ve Sluneční soustavě.“ S těmito znalostmi bude možno popsat i průběh a možné důsledky případných katastrofických srážek s mnohem většími tělesy.

„V posledních šesti letech jsme s využitím Akademické prémie zásadním způsobem inovovali a výrazně rozšířili centrální část Evropské bolidové sítě a kompletně modernizovali její technické zázemí,“ konstatoval Spurný. Čísla hovoří sama za sebe – před rokem 2013, kdy Spurný Akademickou prémii obdržel, měla bolidová síť 11 stanic v ČR, 2 na Slovensku, 1 v Rakousku; nyní disponuje 14 stanicemi v ČR, 3 na Slovensku a 1 v Rakousku.

Vybudováno tedy bylo pět nových stanovišť, přičemž na všech jsou teď místo analogových nové digitální přístroje v čele s Digitální automatickou bolidovou observatoří (DAFO) – hlavním robotickým přístrojem pro sledování bolidů. Síť pořídí v průměru cca 500 GB dat za noc; celková kapacita jejich serverů, také pořízených z Akademické prémie, je 291 TB. Počet bolidů vyfocených pomocí DAFO činí od roku 2015 cca 350 až 500 ročně; před Akademickou prémií – a bez DAFO – to bylo 200 ročně.

Meteority s rodokmenem

K nejcennějším úspěchům bolidové sítě patří takzvané meteority s rodokmenem – tedy meteority se známou dráhou ve Sluneční soustavě. Doposud jich je na celém světě pouze 37. „Za dobu trvání Akademické prémie jsme se zcela nebo zásadní měrou podíleli na řešení sedmi takových případů,“ zmínil Spurný. Obzvláště významným bolidem byl objekt zaznamenaný v roce 2013 v Čeljabinsku v blízkosti tamní ruské vojenské základny. „Podíleli jsme se i na tom, aby nedošlo k záměně přirozených těles například za nějakou raketu,“ poznamenal Spurný k tomuto potenciálně výbušnému případu, který se dokonce dostal na titulní stranu časopisu Nature.

Za další významný, neméně důležitý úspěch považuje Spurný skutečnost, že jeho týmu se podařilo objevit novou větev meteorického roje Taurid, včetně těles o průměru 10 až 100 m, „představujících přinejmenším lokální hrozbu pro život na Zemi“, ale také větších než 100 m. „Poprvé v historii tak známe přesně definovaný zdroj potenciálně nebezpečných těles. Musíme se soustředit na vyhledání těchto objektů, zkoumat vývoj jejich drah a snažit se odvrátit jejich srážku se Zemí,“ uzavřel vědec.

Související články:

Meteority i tajemství rostlin. Nositelé Akademické prémie se ohlížejí za svými projekty

Připravil: Milan Pohl, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Jana Plavec, Divize vnějších vztahů Střediska společných činností AV ČR (na titulní fotografii rostlinný genetik Jaroslav Doležel)