Naše objevy

31.07.2019

Nepřehlédněte rubriku, ve které představujeme aktuální výzkumy a objevy našich vědců.


Izolace plastidů a mitochondrií z buněk řasy Chromera velia

Skupina výtrusovců zahrnuje množství parazitů, z nichž někteří vyvolávají velmi závažná onemocnění, jak u lidí, tak i u dalších živočichů. V neposlední řadě to je původce malárie, čili zimnička nebo původce toxoplazmózy, tedy toxoplazma. Výzkum výtrusovců je proto v dnešní době v centru pozornosti, i když je komplikovaný. Miroslav Oborník z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a Biologického centra AV ČR a jeho spolupracovníci se zásadním způsobem podíleli na objevu chromeridů, jednobuněčných prvoků, kteří jsou velmi blízce příbuzní výtrusovců, ale zároveň jsou fotosyntetičtí a jejich výzkum je snadnější.

 

Dnes již máme k dispozici řadu informací o genomu a transkriptomu chromeridů. Pokud jde ale jejich proteiny, čili proteom, tak je ještě co dohánět. V této souvislosti hrají klíčovou roli organely chromeridů, které se ale doposud nepodařilo spolehlivě izolovat v neporušeném stavu. Oborník a jeho kolegové vyvinuli novou metodu pro současnou izolaci plastidů a mitochondrií chromeridů. Tento rychlý a efektivní postup rovněž vyzkoušeli a pomocí pokročilých zobrazovacích metod ověřili, že poskytuje čisté vzorky plastidů a mitochondrií chromeridů.

Nová procedura zahrnuje enzymatické rozrušení buněk chromeridů a následné rozdělení jejich komponent gradientovou centrifugací. V prvním kroku centrifugace je získán sediment s plastidy, které jsou pak následnou centrifugací vyčištěny, zatímco mitochondrie jsou získány další centrifugací supernatantu po první centrifugaci. Izolace organel a jejich čistota byla potvrzena transmisní elektronovou mikroskopií, fluorescenční optickou mikroskopií a imunologickými analýzami s protilátkami. Nový postup izolace organel nabízí příležitost pro další studie proteomu, organel i buněčné biologie chromeridů. S dílčími úpravami bude možné tuto metodu využít i pro jiné jednobuněčné řasy se silnou buněčnou stěnou.

Sharaf, A., Füssy, Z., Tomčala, A., Richtová, J., Oborník, M. 2019. Isolation of plastids and mitochondria from Chromera velia. Planta 5: 1731–1741.

Kontakt: prof. Ing. Miroslav Oborník, Ph.D. (obornik at paru.cas.cz)

Obrázek: Pozorování buněk Chromera velia při izolaci plastidů. Kredit: Sharaf et al. (2019), Planta.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Jak živiny a voda ovlivňují rostlinnou produkci v mokřadní louce?

Odborníci očekávají, že změny klimatu ovlivní hydrologické poměry v krajině, kvůli změnám v množství srážek a jejich rozložení v průběhu sezóny. V neposlední řadě se to týká i střední Evropy, kde by podle předpovědí mělo být více sucho, a srážky by měly být rozložené jiným způsobem. Takové změny by měly následně ovlivnit složení rostlinných společenstev a tím i ekosystémové funkce. Souběžně s klimatickými změnami působí na složení a diverzitu rostlinných společenstev i zemědělství, které je zodpovědné za intenzivní přísun živin do celé krajiny.

Keith Edwards z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a jeho spolupracovníci zkoumali, jak společné působení hydrologických poměrů a přísunu živin ovlivňuje produkci rostlin, a také obsah živin v rostlinách, u dvou vybraných druhů jednoděložných rostlin mokřadních luk. Do studie zahrnuli rostlinu s „konzervativní“ ekologií, ostřici štíhlou (Carex acuta), která by se měla dobře poradit s více nepříznivými podmínkami v prostředí, společně s „kompetitivním“ druhem zblochanem vodním (Glyceria maxima), který se za příznivějších podmínek prosazuje na úkor jiných druhů. Výzkum proběhl na Třeboňsku, na mokřadních loukách u řeky Nežárky.

Výsledky studie ukazují, že čistá primární produkce nadzemních částí rostlin u obou druhů klesá s větším suchem. U ostřice štíhlé stoupá s rostoucím množstvím vody, zatímco u zblochanu vodního tento parametr stoupá s nárůstem přísunu živin. Pokud jde o obsah klíčových prvků, nadzemní části ostřice měly v porovnání se zblochanem vyšší procento uhlíku a naopak nižší procento dusíku a fosforu. Hydrologické poměry ovlivnily produkci rostlin a obsah živin v jejich nadzemních částech více než živiny, přesto ale podle autorů studie oba dva faktory pravděpodobně zasáhnou ekosystémové procesy. Budoucí studie by podle nich měly při předpovědích vlivu klimatických změn a změn obhospodařování brát v úvahu více faktorů zároveň.

Edwards, K. R., Čížková, H. 2019. Nutrient Inputs and Hydrology Interact with Plant Functional Typein Affecting Plant Production and Nutrient Contentsin a Wet Grassland. Wetlands online říjen 2019.

Kontakt: doc. Keith Edwards, Ph.D. (edwards at prf.jcu.cz)

Obrázek: Vlhké louky na Horusických blatech. Kredit: Chmee2 / Wikimedia Commons.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Experiment s monolity společenstva objasňuje mechanismy vzniku společenstev

Ve výzkumu ekologie společenstev hraje klíčovou roli pochopení mechanismů, které řídí seskupování druhů do společenstev. Během vytváření společenstev přitom fungují abiotické i biotické „filtry“, přes které buď projdou do společenstva, anebo neprojdou, druhy s určitými vlastnostmi. Pokud jde o výzkum vzniku a fungování společenstev rostlin, v posledních letech se prosazuje přístup s takzvanými monolity společenstva (community monolith). Jde o bloky zeminy, které obsahují celé rostlinné společenstvo v podobě semenné banky. Pro experimenty s monolity společenstev jsou výjimečně vhodná společenstva jednoletých rostlin. Taková společenstva bývají druhově bohatá, zahrnují velký počet druhů na malé ploše a relativně snadno se studují, protože jednoleté rostliny stihnou celý životní cyklus za krátkou dobu.

Francesco de Bello z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a španělského výzkumného centra CIDE-CSIC v Montacadě se svými spolupracovníky využil monolity společenstva k ověření současně působících vlivů abiotických a biotických „filtrů“ na vznik společenstva jednoletých rostlin. Svůj výzkum uskutečnili v suché stepi na sádrovci v Ciempozuelos, asi 40 kilometrů jižně od španělské metropole Madridu. V této oblasti odebrali monolity společenstva v podobě bloků zeminy se semennou bankou zmíněného společenstva. Tyto monolity společenstva v experimentu vystavili různým typům srážek a různým typům narušování biologické půdní krusty, přičemž sledovali vývoj společenstva v čase.

Experimenty ukázaly, že podzimní sucha fungují jako filtr, který upřednostňuje druhy jednoletek, které více investují do biomasy kořenů. Pokud bylo sucho velmi výrazné, tak v experimentálním společenstvu výrazně převládly druhy, které jsou přizpůsobené takovým podmínkám. Jde o rostliny, které jsou celkově malého vzrůstu, neinvestují tolik do rozmnožování, mají vysoký obsah sušiny listů a jejich listy jsou zároveň malé. Biologické půdní krusty hrály roli filtru, který nejprve omezuje uchycení druhů podle velikosti jejich semen, a pak chrání rostliny před nedostatkem vody, protože snižuje vypařování vody z půdy. Autoři studie dospěli k závěru, že načasování a množství srážek významně ovlivňuje podobu společenstva jednoletých rostlin ve stepi na sádrovci. Biologické půdní krusty ovlivňují uchycení druhů ve společenstvu nejprve negativně během klíčení a pak pozitivně v pozdějších fázích růstu společenstva.

Peralta, A. M. L., Sánchez, A. M., Luzuriaga, A. L., de Bello, F., Escudero, A. 2019. Evidence of functional species sorting by rainfall and biotic interactions: A community monolith experimental approach. Journal of Ecology 107: 2772–2788.

Kontakt: Francesco de Bello, Ph.D. (fradebello at prf.jcu.cz)

Obrázek: Experiment s monolity společenstva. Kredit: Peralta et al. (2019) Journal of Ecology.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Jak změřit kulturu ochrany přírody ve vědecké literatuře?

Lidská kultura se do značné míry odráží v komunikaci mezi lidmi. S postupným rozvojem technologií se komunikace může uchovávat v podobě psaných textů, zvukových záznamů nebo třeba videosekvencí. Analýzou těchto záznamů komunikace je pak možné mapovat historický vývoj a proměny kultury. S takovými analýzami pracuje relativně mladý obor studia kultury, takzvaná kulturomika (anglicky culturomics). Kulturomika je založená především na sledování výskytu jednotlivých slov a vývoje gramatiky, které pak spojuje s vývojem kultury. Nabízí možnost kvantitativně změřit nálady a víry, tak jak se objevují v nejrůznějších médiích.

Jedním z typických nástrojů kulturomiky je analýza sentimentu (anglicky sentiment analysis), která využívá subjektivní informace o určitém tématu, obvykle z různých textů. Analýzu sentimentu se svými kolegy použil i Ivan Jarić z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a Biologického centra AV ČR, když zkoumali, jak vědci zabývající se ochranou přírody komunikují své výsledky ve vědeckých časopisech. Ochrana přírody je do značné míry závislá na postojích veřejnosti a ty se zase z nemalé části odvíjejí od sentimentu ve vědeckých publikacích. Badatelé analyzovali sentiment celkem 15 001 abstraktů článků, publikovaných v letech 1998 až 2017, ve vybraných vědeckých časopisech v oboru ochrany přírody.

Výsledky těchto analýz ukazují, že oproti původním předpokladům autorů studie se sentiment vědeckých studií o ochraně přírody obecně během let stává více pozitivním. Také se ukázalo, že čím více ohroženým nebo až vymřelým druhům se studie věnují, tím je jejich sentiment více negativní. Autoři rovněž zjistili, že se sentiment vědeckých prací může podstatně lišit u různých taxonomických skupin. Nejvíce negativní sentiment mají vědecké studie o bakteriích a žralocích s rejnoky, zřejmě kvůli nepopularitě jejich zástupců. Naopak nejvíce pozitivní sentiment vědeckých prací badatelé vypozorovali u želvušek a lalokoploutvých ryb, které jsou mediálními stálicemi. Podobné analýzy sentimentu by mohly nalézt široké uplatnění například v psychologii ochrany přírody.

Lennox, R. J., Veríssimo, D., Twardek, W. M., Davis, C. R., Jarić, I. 2019. Sentiment analysis as a measure of conservation culture in scientific literature. Conservation Biology online 10. 2019.

Kontakt: MSc. Ivan Jarić, Ph.D. (ivan.jaric at hbu.cas.cz)

Obrázek: Lalokoploutvá ryba latimérie celebeská. Kredit: Mark V. Erdmann / Smithsonian.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Archiv článků