Mikrosvět v kapce vody

Prof. Aloisie Poulíčková začala v Olomouci budovat algologické pracoviště v roce 1996. Dnes je tato laboratoř Katedry botaniky Přírodovědecké fakulty UP republikově významným pracovištěm ve výzkumu řas a sinic. Algologická laboratoř se zaměřuje zejména na biologii a ekologii sinic a rozsivek. „Většinou pracujeme na tří až pětiletých projektech Grantové agentury ČR, které se zabývají diverzitou sinic a řas ohrožených biotopů, jako jsou prameniště, mokřady a rašeliniště ve vztahu k eutrofizaci, cidifikaci a dalším antropickým vlivům. Řasy totiž na negativní vlivy reagují jako první a při včasném podchycení změn je možné vhodným managementem lokality ochránit, “ řekla Žurnálu UP prof. A. Poulíčková, vedoucí algologické laboratoře.

 

Pod pojmem sinice si představím znečištěný rybník. To je skutečně velmi málo, proto prosím, můžete komentovat sinice a řasy vy jako odborník?

Sinice a řasy jsou v našich podmínkách většinou mikroskopické rostlinné organismy, které – dnes už archaicky řečeno – řadíme do nižších rostlin. Mořské řasy, např. chaluhy, mohou samozřejmě dosahovat větších rozměrů. Od řas se sinice pak liší stavbou buňky, která je shodná s bakteriemi.

Kde všude se vyskytují?

Všude kolem nás, zejména ve vodních biotopech, ale i na vlhkých skalách a kůře stromů. Produkují zhruba 40 % kyslíku na Zemi, tvoří počátek potravních řetězců ve vodních ekosystémech. Slouží k monitoringu čistoty povrchových vod, mají význam v lékařství, veterinární medicíně, zejména jako potravinové doplňky. Jen některé sinice jsou toxické a působí problémy ve vodárenských a rekreačních nádržích. Vědní obor, který se zabývá studiem sinic a řas, nazýváme algologie neboli fykologie.

Jste autorkou databáze sinic a řas na území ČR. Kolik se jich na našem území vyskytuje?

To nikdo neví. Databáze byla publikována v roce 2005 a zahrnuje pouze platně publikované nálezy, jichž bylo zhruba za sto let zaregistrováno asi šest tisíc. Je však zcela jisté, že je jich ve skutečnosti mnohem více, protože řasová flóra není zdaleka tak dobře prozkoumána jako flóra a vegetace vyšších rostlin. Žertem říkáme, že distribuce řas na kterémkoliv území je dána distribucí algologů. Jsou místa, kde řasy jednoduše nikdo nesbíral - a zdaleka nemusíme jezdit do exotických krajin. Navíc je zde problém skryté diverzity. S použitím molekulárních metod bylo zjištěno, že druhy rozlišované na základě morfologie jsou geneticky heterogenní (tvoří tzv. druhové komplexy) a jednotlivé populace se spolu nekříží, tedy představují odlišné biologické druhy. U rozsivek je nejlépe prozkoumán rod Sellaphora. Jen ve Velké Británii bylo zjištěno asi padesát nových druhů, které patří do komplexu Sellaphora pupula, tedy původně druhu jediného. V České republice jsme zatím izolovali asi patnáct dalších. A stejná situace může být u dalších tradičních taxonů sinic a řas. S popisováním nových druhů jsme ale vždy opatrní. Vždy čekáme, až shromáždíme všechny podklady: morfologické, genetické a v neposlední řadě i údaje o reprodukční izolovanosti. To je také důvod, proč jsme se začali zabývat sexualitou rozsivek a krásivek, o níž se toho ví velmi málo.

Diverzita, ekologické preference a reprodukční biologie sladkovodních epipelických rozsivek je název úspěšně završeného projektu dotovaného Grantovou agenturou České republiky. A slovo úspěšně je právem na místě, neboť výsledky tohoto projektu přinesly mnohé dosud nepoznané. Můžete výstupy projektu krátce komentovat?

Hlavní výsledky jsme prezentovali loni na mezinárodním fykologickém kongresu v japonském Tokyu. Izolovali jsme z přírody kultury rozsivek, zkoumali způsoby jejich rozmnožování i sexuálního chování, které dosud nebyly pozorovány, a vyvinuli jsme novou metodu preparace časných ontogenetických stádií rozsivek. Popsali jsme také pro vědu nový druh epipelické sinice Komvophoron hindakii Hašler et Poulíčková. Jde o drobnou sinici vázanou na jemné, živinami bohaté sedimenty. Výsledkem projektu bylo mj. jednadvacet publikací v impaktovaných časopisech.

Jaký je princip a využití nové metody preparace časných ontogenetických stádií rozsivek?

Rozsivky mají robustní křemičité schránky (obrázek č. 1A), které se pro účely identifikace preparují v silných kyselinách. Rozmnožovací stádia (gamety, zygoty – viz obrázek č. 1B) jsou však velmi jemná a tradiční způsob preparace je zničí. Vyvinuli jsme takovou metodu, která nám prvotní obaly zygot umožnila prostudovat. Našli jsme chybějící článek mezi evolučně staršími rozsivkami, jejichž zygoty jsou kryty šupinami, a mladšími typy, jejichž povrch kryjí mohutné křemičité prstence. Zjistili jsme, že jemné šupinovité struktury se tvoří také u evolučně mladších typů, a to velmi záhy po splynutí gamet, ještě před vytvořením prvního prstence. To nám umožňuje dovědět se více o vývoji a příbuzenských vztazích rozsivek a potvrdit hypotézy založené na molekulárních analýzách.

Je možné si představit v této souvislosti nějaký praktický výstup?

Nečekejte v tomto případě okamžité praktické aplikace. Jde o základní výzkum, jehož cílem je poznání a jeho sdělení odborné veřejnosti formou publikace. Obvykle odpoví na jednu otázku a otevře desítku otázek nových. Celé generace biologů se snaží utřídit organismy do systému a jejich snahou je, aby systém co nejlépe odrážel a respektoval příbuzenské vztahy a vývoj organismů. Urazili jsme v poznání přírody kus cesty, ale zdaleka nejsme na jejím konci. Mikrosvět řas nás má stále čím překvapovat.

Ale chcete-li hovořit o praktických aplikacích, pak se můžeme vrátit na počátek našeho rozhovoru. Využíváme řasy jako tzv. bioindikátory. Na základě druhového složení řas jsme schopni rozpoznat stupeň narušení či ohrožení biotopu. V této oblasti spolupracujeme zejména s Katedrou botaniky Masarykovy univerzity v Brně, správami chráněných krajinných oblastí a agenturami ochrany přírody v příslušných regionech. Tato výzkumná témata jsou pak velmi vhodná také pro spolupráci se studenty, kteří se v rámci diplomových prací na našich výzkumech podílejí a učí se sinice a řasy identifikovat. Je to základní dovednost, díky které získávají uplatnění v praxi, např. ve státním zdravotním ústavu, vodárenských laboratořích, agenturách ochrany přírody atd. Poptávka po našich absolventech stoupla zejména po zavedení jednotné normy Evropské unie pro monitoring povrchových vod „Water Framework Directive“. Všech sedm doktorandů a minimálně třetina diplomantů se uplatnila v oboru.

Čemu se algologické pracoviště věnuje v současné době?

Aktuálně studujeme historické a současné změny Sudetských rašelinišť, zejména v Jeseníkách a Jizerských horách, které byly v minulosti zatíženy imisemi. V laboratoři s námi pracují obvykle dva doktorandi a kolem deseti diplomantů.

Spolu s kolegy z Katedry botaniky PřF UK v Praze pracujeme také na společném projektu „Kryptická a pseudokryptická druhová diferenciace u krásivek“. V podstatě jde o studium genetické variability a reprodukční izolovanosti populací morfologicky podobných zelených řas. Cílem těchto studií je vyvrátit nebo potvrdit hypotézu o kosmopolitním rozšíření mikroorganismů. V nejprestižnějším vědeckém časopise Science se totiž před lety objevil názor, že se mikroorganismy rozmnožují a šíří tak snadno, že lze tytéž druhy najít po celém světě, tedy od pólu až k rovníku. Takový typ rozšíření by však ostře kontrastoval s rozšířením makroskopických rostlin a živočichů. Genetické studie ukazují, že druhů mikroorganismů je mnohem více, než jsme jich schopni rozlišit na základě tvarových odchylek, a že hypotéza kosmopolitního rozšíření řas je postavena na vratkých základech.

---

Prof. Aloisie Poulíčková vede základní výuku „systému a fylogeneze nižších rostlin“, „ekologii řas“ a výběrovou přednášku „algologie speciální“. Kromě vědecké a pedagogické činnosti vykonává práci editorskou. Je hlavní redaktorkou časopisu České algologické společnosti Fottea, který založila v roce 2001 pod názvem Czech Phycology. V roce 2007 byla Fottea vybrána do databáze na Web of Science, letos čeká na přidělení IF. Technickým redaktorem je spolupracovník a jeden z prvních žáků prof. A. Poulíčkové, RNDr. Petr Hašler, Ph.D.

---

Algologická laboratoř katedry botaniky PřF UP je jedním ze tří univerzitních algologických pracovišť v České republice. Základní vybavení pro ně získala prof. A. Poulíčková díky grantovým prostředkům. „Nejdříve jsme působili v laboratoři fytopatologie, později jsme společnou laboratoř sdíleli s geobotaniky. První samostatný prostor jsme získali až v roce 2006 ve třetím patře budovy A v Biocentru v Holici,“ sdělila prof. A. Poulíčková. Kvalitní mikroskopy, laminární boxy, kultivační boxy a další vybavení pro práci s klonovými kulturami sinic a řas si olomoucká laboratoř algologie mohla pak dovolit díky projektu Fondu rozvoje vysokých škol.  Ještě jednou se pak zmíněné pracoviště přestěhovalo v roce 2008. Nyní se nachází v šestém patře budovy A.

Ve spolupráci s prof. A. Poulíčkovou připravila M. Hronová, foto archiv prof. A. Poulíčkové

---