Rýže nad zlato

Z okénka letadla je vidět široký dolní tok řeky Amur, vystřídaný po chvíli nekonečnou tajgou. Různé odstíny zelené pokrývají téměř celý povrch Sibiře. Vegetace vypadá z výše 10 km křehce, ale zdání křehkosti v přírodě často klame. Mohutný srstnatý mamut zmizel na konci poslední doby ledové, zatímco tiché vážky a zlatoočka s jemně síťovanými křídly tu žijí již stovky milionů let. Zelený závoj Země, tvořený řasami na moři a vyššími rostlinami na souši, je naštěstí křehký jen zdánlivě. Již téměř miliardu let udržuje koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého na hodnotách vhodných pro rozvoj života. Víme toho o něm stále jen velmi málo, i to je však často fascinující.

Vracíme se s kolegy z Jokohamy, kde právě skončila 21. mezinárodní konference o huseníčku, nenápadné rostlince, kterou zkoumají biologové a genetici už řadu let (viz rámeček Podivuhodný plevel). Díky ní se například dozvídáme, jak rostliny reagují na zvýšení koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře, jak poznají, kdy mají kvést či proč se otáčejí za světlem.
Podobná setkání přinášejí závan budoucnosti. Ten však většinou nevěje plenárními přednáškami slovutných osobností. Někde v koutě se krčí plakátové sdělení začínajícího vědce, skromně upozorňující na experimenty, které budou později označeny za převratné. Tak tomu bylo i letos v Japonsku.

Cit pro výbušninu
Postgraduální student Jeffrey Zdunek z Colorada popisoval pokusy vedoucí k vytvoření zcela nové biochemické dráhy v huseníčku. Experimentátoři přenesli do rostliny celkem osm nových genů, většina z nich byla „projektována“ v počítači. Vznikla tak rostlina, která vnímá velmi nízké koncentrace známé výbušniny trinitrotoluenu (TNT). Pokud se s nimi setká, vytvoří světlé skvrny na listech. Čím je v půdě TNT více, tím jsou listy skvrnitější. Modifikovaná rostlina přitom dokáže zaznamenat i velmi nízké koncentrace výbušniny. Je to překvapující už proto, že běžný huseníček nevyužívá trinitrotoluen jako zdroj živin či signál o kvalitě vnějšího prostředí, nijak si této sloučeniny „nevšímá“.

Zdunekovy pokusy tedy vedly k vytvoření zcela nové biochemické dráhy v rostlině. Tato dráha není známa u žádného organismu a je složena z genů, jejichž strukturu navrhl člověk. Je to úspěšný projekt z nového oboru – syntetické biologie. Hladinu veřejného mínění rozčeřila nedávno zpráva o syntetickém bakteriálním genomu vytvořeném týmem Craiga Ventera. Byl přenesen do bakteriální buňky, která jej přijala za vlastní, začala jej čile přepisovat a překládat, přičemž se zbarvila modře (viz Respekt 22/2010). Počátky rostlinné syntetické biologie jsou mnohem skromnější, vystačí si zatím s jedinou biochemickou dráhou a několika geny vloženými do přirozených chromozomů. Ovšem rostlinné chromozomy jsou útvary nepoměrně složitější než bakteriální genom a nějakou dobu ještě potrvá, než budou utvořeny in vitro, tedy na stole badatele. Úsilí však stojí za to.

Rostlinná syntetická biologie nabízí mnoho velmi užitečných a dosud těžko představitelných možností. Modifikovaný huseníček může indikovat přítomnost TNT v půdě, například v místě opuštěných muničních továren. Další využití je věcí fantazie. Odborníci z ministerstva obrany by mohli použít novou technologii k detekci min (rostlina by ovšem musela umět rozpoznat jinou chemickou látku než TNT, takovou, která nezůstává uvnitř zakopaných min, ale uvolňuje se z jejich povrchu). Modifikované rostliny by také mohly půdu čistit, zbavovat ji nebezpečných chemikálií. To bychom však museli vybrat mnohem robustnější druhy, než je huseníček, s velmi výkonným metabolismem. V úvahu připadá třeba konopí, laskavec nebo slunečnice.

Celý článek najdete v Respektu 32/2010