REKLAMA

Rostliny uklízejí po lidech


Fytoremediace využívá přírodní organismy k odstraňování nebezpečných látek ze životního prostředí.

Za poslední století lidé změnili své životní prostředí víc než za předchozí dvě tisíciletí. Ne vždy k dobrému. Lidská populace vytváří na naší planetu příliš velký tlak. Výroba, těžba, služby, doprava, zemědělství, prostě všechny lidské činnosti bohužel mohou způsobovat také znečištění půdy, vody či vzduchu. Jedná se nejen o látky uměle vyrobené člověkem, ale také o přírodní sloučeniny, které se vinou člověka vyskytují na nevhodném místě nebo v nevhodném množství. Mnoho toxických látek je z původního místa kontaminace zanášeno větrem nebo vodami daleko nad oceán nebo nad jiný kontinent.

Játra planety

K odstranění toxických látek ze životního prostředí lze použít mnoho způsobů. Využívají se fyzikální i chemické postupy. Často vyžadují spalování ve speciálních kotlích s vysokou teplotou, bez které by docházelo ke tvorbě ještě toxičtějších látek, než byly ty původní. Příkladem je půda kontaminovaná polychlorovanými bifenyly. Ta se musí v ČR za vysokých nákladů těžit a poté odvážet vlakem do speciální spalovny do Francie.

Vědci však postupně zjistili, že pro většinu odolných toxických látek lze v přírodě nalézt nějaký mikroorganismus, který dokáže danou látku rozkládat. A v devadesátých letech se po bok těchto průkopníků přírodního úklidu zařadily i rostliny, schopné mnohé látky z prostředí přijímat, hromadit, snižovat jejich toxicitu a případně je i rozkládat. Lze využít i toho, že rostliny podporují růst mikroorganismů ve své kořenové oblasti, tzv. rhizosféře. Mnohé z těchto bakterií mají schopnost odbourávat různé látky a rostliny jim umožňují přežívat v chudé půdě díky živinám uvolňovaným z kořenů.

Rostliny, kterým vděčíme za kyslík v atmosféře a za odstraňování oxidu uhličitého a považujeme je proto za „plíce planety", fungují také na obdobném principu jako lidská játra a zneškodňují mnoho jedovatých látek. Jsou to tedy i „játra planety". Jedná se o zcela přirozený proces. Rostliny mezi sebou bojují při soupeření o zdroje vody a živin také pomocí jedovatých látek, vylučovaných kořeny či celou rostlinou. Za miliony let vývoje proto získaly obranné mechanismy, kterými mohou jedovaté sloučeniny zneškodnit. Nyní se nám tato schopnost rostlin velmi hodí.

Rostliny však umí odstraňovat také anorganické sloučeniny a mají přirozené mechanismy pro příjem a regulaci obsahu stopových prvků, které jsou nezbytné pro řádnou funkci organismu. Jsou proto schopny hromadit v rostlině i těžké kovy, včetně radioaktivních prvků.

Už umíme využívat nebo studujeme různé metody využití rostlin, jako je fytostabilizace (zabezpečení proti větrné či vodní erozi), fytoakumulace (hromadění určitých látek v rostlinné biomase), fytodegradace (odbourávání různých látek rostlinou), rhizofiltrace (odstraňování škodlivých látek kořenovými filtry, tvorba umělých mokřadů), fytovolatilizace (z půdy jsou odčerpávány rozpustné těkavé látky a uvolňovány do atmosféry).

Role mikrosvěta


Zcela klíčová je úloha mikroorganismů, na nich závisí množství odstraněných škodlivin. Odborník by řekl, že není fytoremediace bez rhizoremediace. Vycházíme ze zjištění, že v téže půdě mohou být odlišná společenství mikroorganismů v rhizosféře různých rostlinných druhů, protože každá rostlina ovlivňuje přítomnost různých mikroorganismů v oblasti svých kořenů odlišně. Volba vhodné rostliny proto umožňuje podpořit právě potřebné bakterie.

V této oblasti se v posledním období odehrál ohromný skok kupředu. Vznikly metody, které  umožňují vyjmout celkovou DNA z půdy či jiného prostředí. Tady už hovoříme o molekulární ekologii. V průběhu výzkumných prací jsme přitom začali objevovat mnoho nových mikroorganismů, které jsme neznali, protože jsme byli zvyklí jen na ty, které lze kultivovat v laboratoři. Jenže kultivovatelné organismy - jak se ukazuje - představují pouze jedno až tři procenta všech organismů, které najdeme v přirodním v prostředí. Ty ostatní jsme ani neuměli určit. Vznikl nový obor,  metagenomika, který studuje souhrnně geny všech organismů přítomných ve sledovaném prostředí, tedy včetně těch, které dosud neumíme kultivovat.

Víme málo také o mechanismech transportu látek v rostlině, o pochodech, jimiž rostlina jedy odstraňuje, a taky o látkách, které přitom vznikají - a jejich případné toxicitě. Hledáme rostliny, které podporují mikroorganismy se schopností rozkládat toxické látky. Značné naděje vkládáme do geneticky modifikovaných rostlin, jejichž vlastnosti můžeme ovlivnit.

Geneticky modifikované rostliny mohou být příslibem, že účinnost fytoremediačního procesu vzroste. Evropská unie má však ke geneticky modifikovaným plodinám zdrženlivý přístup. Ve většině zemí světa nepředstavuje jejich využití problém, ale v EU je zatím jejich využití velmi komplikované. Člověk přitom odjakživa šlechtil hospodářsky využitelné organismy tak, aby mu přinášely co největší užitek, ať už se jedná o pšenici, rýži, rychlé koně, krávy na maso nebo dobré dojnice. Vždy se jednalo o zvýraznění role potřebných genů, případně o potlačení úlohy těch nežádoucích. Toho lze dosáhnout klasickým křížením a šlechtěním, vlivem chemických mutagenů či radioaktivity, nebo rychleji a elegantněji přenosem přesně toho potřebného genu, který určitou vlastnost dodá. Jako vědci si myslíme, že je nesmyslné hodnotit výsledný produkt - odrůdu - nikoliv podle nabytých vlastností, nýbrž podle způsobu, jak vznikl. Možná, že s využitím geneticky modifikovaných rostlin pro specifické úkoly při biologickém čištění kontaminovaného prostředí nebudou takové problémy, protože rostliny, které akumulují či štěpí toxické látky a obsahují produkty jejich štěpení, nesmějí být využity v potravinářství a jsou likvidovány. Obava, že by mohly působit na lidské zdraví, je proto zbytečná.

Český podíl


Už dvě desetiletí neformálně spolupracují vědci z Akademie věd se svými kolegy z vysokých škol na pokusech s používáním rostlin k dekontaminaci. Loni v zimě vznikla Společná laboratoř Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Vysoké školy chemicko-technologické.  Za peníze z grantů od ministerstva školství a grantových agentur ČR i EU založili Centrum funkční genomiky a proteomiky ve šlechtění rostlin. Projekt Metagenom soustřeďuje výzkum na mikroorganismy v kontaminovaných oblastech v ČR, další projekt Biobrom, financovaný Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy, zase analyzuje říční sedimenty a odpadní kaly z čistíren odpadních vod, kde začalo přibývat zejména bromovaných zpomalovačů hoření. Na této studii se podílely i soukromé firmy.

Společná laboratoř dále připravila rostliny se zvýšenou schopností akumulovat těžké kovy. Další rostliny zase vytvářejí látky, které těžké kovy vážou. Použila k tomu některé známé bílkoviny, ale nejen to. Novým nástrojem je „umělá živá hmota", speciální peptidy, které Lubomír Rulíšek z ÚOCHB vytvořil pomocí počítačového modelu a pak pro ně Tomáš Kotrba na VŠCHT připravil umělé geny. Některé z těchto rostlin již prokázaly schopnost vytahovat kadmium z kontaminované půdy nejen v laboratoři, ale i v reálném přírodním prostředí.

Další rostliny z této laboratoře představují úplný poklad, obsahují bakteriální geny pro štěpení polychlorovaných bifenylů, onoho častého a mimořádně nebezpečného zamoření půdy, například po nátěrech zemědělských konstrukcí, které - jak jsme zmínili v úvodu - zatím uměly likvidovat jen pece ve Francii. V projektu Metagenom zase probíhá unikátní výzkum látek, které podporují tvorbu žádoucích enzymů v bakteriích pod kořeny rostlin. Snaží se tyto látky nejen zjistit, ale také označit pomocí stabilních (neradioaktivních) izotopů.

Práce českých výzkumníků tedy významně přispěje k tomu, aby bylo možné zbavit kontaminovanou půdu nebezpečného civilizačního nánosu a znovu ji využít pro pěstování plodin, jako pastviny či pro bydlení.

Ale ani tento úklid přírody není všemocný a nemůže to být úkol jen pro vědu. K občanským ctnostem patří, že každý na svém místě brání půdu a prostředí obecně před tím, aby nějaká kontaminace vůbec vznikla.



Autor je vedoucím seniorského výzkumného týmu Společné laboratoře ÚOCHB  AV ČR a VŠCHT



Tomáš Macek



Slovníček

Genom - souhrn genů určitého organismu

Metagenom - souhrnný genom všech organismů přítomných v určitém prostředí

Polychlorované bifenyly (PCB)
- směs látek obsahujících 1 až 10 atomů chloru, pro své výborné technologické vlastnosti nalezly uplatnění jako teplonosné medium, v transformátorech, kondenzátorech, jako přídavky do barev, těsnění apod., po zjištění jejich toxicity byla v civilizovaných zemích jejich výroba zakázána kolem roku 1970, v ČSSR až v roce 1984

Rhizoremediace
- odstraňování škodlivých látek z prostředí pomocí mikroorganismů žijících v kořenové oblasti určitého rostlinného druhu. Soubor přítomných mikrobiálních druhů je vyselektován vlivem látek uvolňovaných rostlinou

 

Převzato z www.literarninoviny.cz

(Publikováno se svolením vydavatele 3. prosince 2009)

 

>>zpět
Omlouváme se, ale registrace v tuto chvíli není možná, z důvodu řešení Souhlasu o poskytování osobních údajů – registrace bude opět možná od září 2018. Děkujeme za pochopení!
Předpověď počasí
Pátek Pátek Sobota Sobota Neděle Neděle
Jasno
19°C /4°C
Jasno
19°C /4°C
Polojasno
19°C /6°C
Polojasno
19°C /6°C
Polojasno
18°C /7°C
Polojasno
18°C /7°C

Portál - kniha Hry a trénink Paměti

Logo Ministerstvo práce a sociálních věci Logo Život90
Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace