Tříletá cesta kolem světa odkryla unikátní tajemství mikroorganismů v mořských hlubinách
Většina čtenářů si ze školních lavic pamatuje, že zhruba 71 % zeměkoule pokrývají oceány a pouhých 29 % plochy představuje pevnina. Lidé vystoupili na nejvyšší vrcholky a sestoupili do nejhlubších jeskyní a na pevnině velmi rychle ubývá míst, na něž lidská noha dosud nevstoupila.
Není tudíž ani překvapivé, že až na mizející tropický prales v zemích, jako je Kongo, Papua-Nová Guinea či Amazonie, máme velmi podrobné znalosti o suchozemských rostlinných a živočišných druzích či mikroorganismech. Naopak víme až překvapivě málo, jaké organismy obývají obrovské oblasti Tichého oceánu, co žije pod ledem Arktidy či jací tvorové si libují na dně Bismarckova moře. A když už je něco přece známo, týká se to velkých obyvatel moří, jakými jsou ryby, paryby či velryby, ale nevíme téměř nic o mořských mikroorganismech.
S trochou nadsázky by se dalo říct, že díky úspěšné výpravě sondy Curiosity budeme brzy vědět víc o Marsu než o hlubinách pozemských oceánů. Jsou to však právě oceány, jež zachycují až 85 % slunečního tepla a světla. Mají tak rozhodující vliv nejen na biosféru, ale i na to, jak Země vypadala a bude vypadat, a naše ignorance o nich je tudíž obtížně omluvitelná.
Zatímco většina ptačích druhů byla již dávno popsána a statisíce amatérských a profesionálních ornitologů je neustále po celém světě studují, sinice Prochlorococcus byla popsána teprve před dvaceti lety. To by nebylo nic zvláštního, dokud si nedozvíme, že se jedná o patrně nejrozšířenějšího fotosynteticky aktivního tvora této planety, se 100 tisíci jedinci v průměrném mililitru mořské vody.
O nápravu našich velmi omezených znalostí se v posledních letech svou cestou kolem světa pokusil škuner TARA, a to s jedinečným úspěchem. Cílem posádky tvořené vědci z řady zemí Evropy totiž bylo odebrat biologické vzorky z různých hloubek světových oceánů a moří a pokusit se zmapovat společenství jejich pouhým okem neviditelných obyvatel.
Mnozí nadšenci přirovnávají tuto expedici ke slavné výpravě Charlese Darwina, který na palubě lodi Beagle mezi lety 1831 a 1836 nejen objel svět, ale díky svým pečlivým pozorováním také vyslovil teorii evoluce, jež od té doby patří mezi základní kameny biologických věd.
Pro výlet TARY se od soukromých evropských a amerických sponzorů podařilo získat zhruba 10 miliónů eur, díky nimž byla TARA špičkově vybavena a mohla se v roce 2009 vydat z domovského přístavu ve Francii na svou exoticky dobrodružnou a zároveň vědecky racionální plavbu. Z ní se vrátila letos na jaře po překonání 115 tisíc kilometrů a třech letech plavby, během nichž posádka odebrala tisíce biologických vzorků z různých hloubek při zhruba padesáti zastávkách. Tyto pečlivě sbírané a uložené vzorky obsahují nejen zachované buňky, ale především z nich byly izolovány nukleové kyseliny DNA a RNA, jejichž analýza vědcům umožní zjistit, kteří tvorové vlastně opanovali tuto nezmapovanou většinu naší planety.
Co se bude se vzorky dále dít? Po jejich základním roztřídění a charakterizaci poputují do desítek laboratoří po celém světě (snad i do laboratoře autora těchto řádek), kde se specialisté zaměří na studium „svých“ oblíbených mikroorganismů. Naprostá většina obyvatel moří žije ve společenství pasívně se vznášejícího planktonu, jenž je tvořen viry, bakteriemi, prvoky a drobnými rostlinami a živočichy. V oceánech se plankton pohybuje díky mořským proudům a je základem potravního řetězce největšího ekosystému na naší planetě.
Problémem však je, že snad až 97 % „nalovených“ planktonních tvorů je pro vědu nových, a vědci se s tímto úžasným zjištěním, které překonává všechna očekávání, budou muset vyrovnat. Plankton byl například v evropských mořích zkoumán i dávno před expedicí TARA, ale většina studií se zaměřovala na jeho viditelnou složku. Ze sběrů TARY je už nyní zřejmé, že složení a množství planktonu jsou velmi dynamické a že jeho pestrost odkryjí až vysoce rozlišující mikroskopy spolu s molekulární biologií.
Zajímavé je ovšem to, že ke studiu planktonu v současnosti významně přispívají i družice. Gigantické nárůsty některých prvoků v Tichém a jiných oceánech můžeme totiž nejlépe sledovat z družicových snímků. Následné výpočty ukázaly, že právě mořské mikroorganismy vytvářejí až polovinu kyslíku na naší planetě, a předčí tak v této bohulibé činnosti všechny tropické pralesy dohromady.
Dalším zcela nečekaným zjištěním především kanadských a amerických vědců z poslední doby bylo, že průměrný mililitr mořské vody obsahuje až desítky miliónů virů majících obrovský vliv na prvoky a bakterie (množí se v nich a posléze je zabíjejí), tj. na onu rozhodující složku planktonu. A jeho množství a složení zase rozhodují, kolik tato planeta vyprodukuje kyslíku, což je jeden z nejdůležitějších parametrů jejího vývoje.
Ačkoli výzkum vzorků nasbíraných výjimečnou výpravou škuneru TARA pouze začal (odhaduje se, že zaměstná vědce až na 10 let), je již nyní jisté, že jejich analýza bude mít obrovský vliv na naše porozumění světovému ekosystému.
JULIUS LUKEŠ
AUTOR JE MOLEKULÁRNÍ BIOLOG
