TERMOFILNÍ SINICE A ŘASY


Obr. 1: Termální pramen v Rupite, Bulharsko. Nejteplejší části jsou osídleny sinicí Synechococcus bigranulatus.

Obr. 2: Termální sinice Mastigocladus laminosus. Zde z termálního pramene Pancharevo na okraji Sofie.

Z opačného konce spektra životních podmínek, než ve kterých žijí kryofilní řasy (o kterých jsme psali v loňském čísle Botaniky 2014/1), jsou termofilní organismy. Ty jsou definovány růstem v teplotách nad 45 °C. Jejich studium je také součástí projektu BIORAF od Technologické agentury České republiky.

Botanický ústav spolupracuje již řadu let s Ústavem fyziologie rostlin a genetiky v Sofii na problematice extremofilních sinic a řas a jejich využití v biotechnologii. Bulharsko je v tomto zemí zaslíbenou, na jeho území totiž najdeme přes 800 horkých pramenů a vrtů. Je zde např. jeden z nemnoha přírodních gejzírů v Evropě. Obrázek je z lokality Sapareva Banya, kde voda o teplotě 103 °C tryská do velké výšky (viz obr. 3 ). Pro srovnání: Vřídlo v Karlových Varech je teplé 72 °C a stříká do výšky 12 m.

Místní komunita si často vymiňuje, že pramen bude mít zachován alespoň jeden zdroj pro veřejné použití (obr. 4 a 6 ); tradice využívání horkých pramenů zde byla již před příchodem Římanů. Proto lze ve většině lokalit nasbírat dostatek materiálu pro studium. Dosud bylo v Bulharsku nalezeno přes 200 druhů z 67 rodů termofilních sinic a řas, většinou jde o sinice (Cyanobacteria; obr. 1 a 2). Je však nutno přiznat, že termální sinice nejsou příliš atraktivní na pohled.

Naše Země byla v dávné minulosti nepochybně velmi horká a první život tedy musel být termofilního typu. Dnes tyto organismy našly refugia nejen v horkých pramenech, na zemi i na dně oceánů (tzv. černí kuřáci), ale i v tzv. horké hluboké biosféře v hlubokých vrstvách Země.

Podle některých názorů zde stále vzniká ropa z metanu, který proudí z nitra Země na povrch. Pokud je tato teorie alespoň částečně pravdivá, pak se zásoby ropy doplňují (což bylo v několika případech potvrzeno) a perspektiva jejich rychlého vyčerpání nehrozí tak bezprostředně.

Pro základní i aplikovaný výzkum jsou termofilní organismy zajímavými objekty. Nejvyšší teplotou, ve které byly nalezeny žijící sinice, je cca 70 °C. Při ní se běžné bílkoviny uvaří, a tudíž musí mít specifické složení. Také jejich lipidy musí mít převahu nasycených mastných kyselin, aby byla zachována funkce buněčných membrán. Z termofilních kmenů sinic byla izolována nejen řada látek s baktericidními účinky, ale i jedy či látky použitelné pro výrobu biodegradabilních plastů. Kultivace termofilních sinic by měla být celkem snadná, pokud máme vydatný zdroj odpadního tepla a CO2 (např. z bioplynové stanice či čistírny odpadních vod). Výhodou je, že tyto kultury se samy udržují jednodruhové, protože se v nich běžné plevelné druhy, jako např. Chlorella, neuchytí.


Obr. 3: Přírodní gejzír na lokalitě Sapareva Banya, Bulharsko
Obr. 4: Pancharevo, lokalita na okraji Sofie, jsou zde malé lázně a místní obyvatelstvo využívá venkovní kohoutky jako prádelnu a koupelnu.
Obr. 5: Termální vrt, ze kterého uniká část vody a na světle se může rozvinout společenstvo teplomilných sinic.

Velmi perspektivní vlastností termálních sinic je intenzivní srážení CO2 do travertinu (viz obr. 1 ). To by mohlo být využito pro jeho zachytávání a převod do naprosto inertní a bezpečné formy. Na rozdíl od převodu CO2 do nové biomasy rostlin či řas, ze které se časem opět uvolní, je v travertinu neutralizován navěky.

Horké prameny jsou většinou využívány pro vytápění skleníků, ale jejich potenciál hnojení CO2 většinou využíván není – i když by určitě podpořil např. růst rajčat. Výjimkou je např. produkce sinice Spirulina, kde se využívá teplo i CO2 (obr. 7 ).

Termofilní organismy jsou tedy zajímavé pro základní i aplikovaný výzkum a mohou přinést také užitek ekonomický.

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

Kontakt:
RNDr. Jaromír Lukavský, CSc. (jaromir.lukavsky@ibot.cas.cz, Centrum pro algologii)

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