PROČ MÍT SBÍRKU ŘAS?


Obr. 1: Kultury v naší Sbírce autotrofních organismů jsou udržovány v klimatizované místnosti s konstantní teplotou a světelným režimem se střídáním světla a tmy. Na fotografii je hlavní část sortimentu sbírky.

Sbírky řas představují zajímavou kategorii sbírek organismů. Téměř každý si pod pojmem botanická sbírka umí představit herbář nebo třeba botanickou zahradu. Lidé mají představu, že se nějakým způsobem dají pěstovat bakterie. Snad každý se alespoň jednou setkal u lékaře s výtěrem z krku, který je potřeba poslat na kultivaci. Představa sbírky sinic a řas je však pro běžnou a někdy i pro poučenou veřejnost poněkud abstraktní. Možná je to i tím, že ani my algologové vlastně moc nevíme, co si lidé vůbec pod pojmem sinice a řasy dokáží představit.

Díky přehnanému mediálnímu obrazu budou mít sinice asi navždycky cejch nebezpečného vodního květu a řasy budou vždy evokovat hlavně zelené provazce, které zarůstají zahradní jezírka a rybníčky. Opak je však pravdou. To málo negativního dokáží sinice a řasy přebít mnoha pozitivy.

Díky sinicím se například v atmosféře před 2,3 miliardami let začal objevovat kyslík, který umožnil rozvoj života tak, jak ho známe dnes. To, že řasy prakticky od pravěku sloužily a i v současnosti slouží jako potrava, se obecně ví. Méně známo je, že řasy, které ve svých buňkách obsahují velké množství olejů, daly vznik ložiskům ropy. A přestože na to nevypadají, hrají řasy důležitou roli také v cyklu některých prvků, a to dokonce v celosvětovém měřítku – mořské řasy pomáhají snižovat množství oxidu uhličitého v atmosféře, celé slavné Doverské útesy jsou tvořeny vápenatými schránkami drobných mořských řas a některé řasy s vysokým obsahem sirných sloučenin ve svých buňkách dokonce dokážou v lokálním měřítku měnit klima. Kromě toho některé řasy a sinice produkují pro člověka potenciálně využitelné látky, například s antibiotickým nebo protirakovinným účinkem; využití našly i v nanotechnologiích a v mnoha dalších oborech. Sinice a řasy mají velký a dosud z velké části neprozkoumaný potenciál, a právě proto je důležité jejich důkladné poznání.


Obr. 2: Některé řasy jsou pěstovány ve zkumavkách se živným médiem, které je ztuženo agarem. Agar je přírodní polysacharid s gelující schopností, podobnou té, jakou má želatina. Získává se z červených mořských řas.

Představme si tedy sbírku sinic a řas jako jakousi knihovnu a jednotlivé pěstované druhy sinic a řas jako knihy. Pokud bychom je přečetli, budeme o daném druhu vědět všechno – znát například jeho rozmnožování, rozličné životní projevy, genetickou informaci, jeho metabolické produkty. U některých druhů bychom s dostupnými technikami přečetli možná polovinu knihy, u některých bychom překonali sotva první kapitolu. Právě proto jsou sbírky sinic a řas tak důležité, jelikož představují zdroje živého materiálu pro studium ze všech možných aspektů – jsou právě těmi téměř nekonečně velkými knihovnami. Stejně tak, jako knihovny pečlivě střeží svoje svazky, aby umožnily poznání co největšímu počtu čtenářů, tak i sbírky sinic a řas udržují své kultury, aby měli vědci z celého světa možnost je zkoumat.

O sinicích a řasách můžeme velmi zjednodušeně říct, že se chovají jako cévnaté rostliny.

Jejich příbuzenské vztahy jsou poněkud zašmodrchané. Sinice představují skupinu bakterií, které ve své dávné minulosti získaly schopnost fotosyntézy, tedy přeměny anorganických látek na organické. Tady je to tedy ještě jednoduché. Zato řasy představují skupinu, která v sobě spojuje zástupce z několika navzájem si nepříbuzných skupin a zahrnuje organismy velké od několika mikrometrů až po obrovskou téměř 50 metrů dlouhou chaluhu rodu Macrocystis, která vytváří mohutné podmořské lesy. Že jsou některé řasy opravdu malé, si můžeme ukázat na řase rodu Micromonas, rozšířené v oceánech po celém světě a dosahující velikosti jen dvou mikrometrů (tisícin milimetru). Abychom si tu těžko představitelnou velikost přiblížili, můžeme si představit, že do kulaté špendlíkové hlavičky, velké v průměru tři milimetry, by se vešly téměř tři miliardy buněk této řasy. Všem řasám je společné vlastně jen to, že jsou schopny fotosyntézy a že jejich tělo není rozlišené na kořen, stonek a list, jak to známe u cévnatých rostlin, ale celé tvoří tzv. stélku. Díky tomu, jak jsou si různé skupiny řas podobné i nepodobné zároveň, se u nich objevily mechanismy, které jim umožnily přizpůsobit se prakticky všem prostředím na planetě – řasy (a sinice také) jsou opravdu téměř všude.


Obr. 3: K pěstování sinic a řas se využívají živné roztoky (kultivační média), které mají svým složením co nejvíce napodobovat přirozené prostředí, ve kterém se řasa vyskytuje. Na obrázku kultury půdních červených řas z rodu Porphyridium, které pro své pěstování potřebují speciální, pro ně vytvořené médium.

To, že se sinice a řasy vyskytují prakticky kdekoliv, vede vědce k mnoha otázkám. Některé aspekty života sinic a řas lze zkoumat přímo v přírodě. Jiné, jako například jejich příbuzenské vztahy, bohužel ne. Proto je třeba tyto organismy přenést z jejich přirozeného prostředí do laboratorních podmínek a udržovat je zde ve formě takzvaných kultur. Sinice a řasy, stejně jako cévnaté rostliny, potřebují ke svému růstu hlavně sluneční záření, minerální živiny a oxid uhličitý. Při jejich pěstování se proto snažíme tyto podmínky co nejlépe napodobit: organismy jsou pěstovány ve speciálních roztocích různých živin, tzv. kultivačních médiích, jsou udržovány ve světelném režimu, který nahrazuje střídání dne a noci, teplota v kultivačních prostorách je stabilní a někdy jsou kultury dodatečně syceny oxidem uhličitým. Pro práci a manipulaci s takovýmto biologickým materiálem platí přísná pravidla sterilní práce, která mají předejít vzájemné kontaminaci kultur nebo kontaminaci houbami či bakteriemi, které jsou velkými nepřáteli laboratorních kultur všeho druhu.

Pokud dodržujeme všechny uvedené podmínky, můžeme sinice a řasy udržovat téměř neomezenou dobu. Tak vzniká sbírka sinic a řas. V naší třeboňské sbírce jsou bez problémů udržovány kultury získané v padesátých letech minulého století.

Třeboňské pracoviště Botanického ústavu AV ČR spravuje Sbírku autotrofních organismů (anglicky Culture collection of autotrophic organisms, zkratka CCALA). Ta má svoje kořeny v sedmdesátých letech minulého století, kdy byla v roce 1960 založena sbírka autotrofních řas v Algologické laboratoři na Mikrobiologickém ústavu tehdejší ČSAV Třeboni. Jejími zakladateli byli prof. Jiří Komárek (viz Botanika 2014/1) a prof. František Hindák. V roce 1979 byla sbírka zachráněna před likvidací a stala se součástí Botanického ústavu, velkým dílem se za záchranu sbírky přičinil jeho tehdejší ředitel dr. Slavomil Hejný. Se sbírkou byla spojená také pražská sbírka sinic a řas a sbírka dostala svůj dnešní název.

V současné době naše sbírka udržuje téměř 450 kultur řas a přes 200 kultur sinic. Další relativně velké množství izolátů čeká za zařazení do sbírky. Druhové složení sinic a řas ve sbírce odráží výzkum prováděný na třeboňském pracovišti Botanického ústavu – materiál pochází z termálních pramenů, polárních biotopů, sněhových polí, tropických a subtropických oblastí apod. Součástí sbírkového zázemí je i zařízení pro mrazové uchovávání, tzv. kryoprezervaci. Ve speciálních nádobách s tekutým dusíkem, v nichž se teplota pohybuje kolem mínus 190 °C, jsou uloženy speciální zkumavky se zmraženými kulturami. Takto uložené kultury slouží jako záloha pro případ, že by některá z kultur ve sbírce odumřela. Z jakékoliv nádobky vytažené z dusíku lze totiž vypěstovat kulturu znovu. Důležitým materiálem uloženým ve sbírce jsou také referenční (srovnávací) kultury, které představují zdrojový materiál, na jehož základě byly popsány nové rody nebo druhy sinic a řas. Jsou v tomto ohledu paralelou k herbářovým položkám cévnatých rostlin a mechorostů uložených v klasických herbářích.

O materiál z naší sbírky mají zájem jak vědečtí pracovníci, tak společnosti zabývající se biotechnologií a aplikovaným využitím sinic a řas. Stálými odběrateli jsou také vodohospodářské a zdravotní laboratoře, které materiál z naší sbírky využívají v rozličných biologických testech, a v poslední době také školy, které využívají naše kultury ve výuce. Kromě výše uvedených činností se v poslední době snažíme více přiblížit sinice a řasy i široké veřejnosti. Proto jsme připravili výukové sady pro střední i základní školy. Tyto sady obsahují nejběžnější zástupce sinic i řas a ke každé byl připraven pracovní a metodický list, který je pro vyučující k dispozici na webových stránkách naší sbírky. Jako nadstavbu k těmto sadám pořádáme ve spolupráci s dalšími pracovníky Botanického ústavu AV ČR víkendové semináře pro středoškolské vyučující zaměřené na téma „Jak lépe poznat svět řas a sinic“.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Autor:
Mgr. Josef Juráň (Sbírka autotrofních organismů Třeboň (CCALA); josef.juran@ibot.cas.cz)

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •