Červ, který přepsal učebnice biochemie

Musím se přiznat — když jsem poprvé narazil na tenhle výzkum, má mysl doslova zůstala stát.

Představte si to: Jste malý mořský červ. Nemáte ústa, nemáte střeva, vlastně nic. Jen plavete v oceánu a kolem vás žijou symbiotické bakterie, které sídlí přímo pod vaší kůží. Váš celý život závisí na tom, že tyhle bakteriální spolubydlící trávíte. Jídlo z nich, hotová věc.

Ale tady je ten háček — ty bakterie jsou chytré. Hromadí si uhlík v sobě samých, balí ho do malých biologických granulek. Jako veverka, co si schovává žaludy na horší časy.

Roky vědci předpokládali, že jakmile ty bakterie uzavřou své uhlíkaté zásoby, je to konec. Uhlík byl v podstatě zamčený. Přístupný jen microorganismům, které náhodou produkují správné enzymy na jeho rozklad.

Ukázalo se? Že jsme se hrozně mýlili.

Hvězda příběhu: Olavius algarvensis

Tenhle červ je tak divný, že nemá vůbec žádný trávicí systém. Spoléhá výhradně na symbiotické bakterie žijící pod jeho kůží. A tyto bakterie ukládají obrovské množství uhlíku ve formě polyhydroxyalkanoátů — zkráceně PHA.

Výzkumníci z Max Planck Institutu pro mořskou mikrobiologii v Německu se ptali: Dá se k těmto uzamčeným zásobám uhlíku vůbec dostat?

Odpověď? Překvapivě ano.

Vědci zjistili, že červ produkuje vlastní enzym speciálně navržený k rozkladu mikrobiálních PHA. A to přímo na místě, kde tráví své bakteriální partnery. Dokonalý nástroj na míru. Příroda je vždycky chytřejší, než si myslíme.

Ale tohle není všechno.

66 druhů a počet roste

Vědci se nezastavili u jednoho červa. Pročesali genomy zvířat napříč celým stromem života a našli příbuzné enzymy u více než 66 různých druhů v devíti různých kmenech. Devíti! Od hub přes mořské hvězdice až po žížaly a chvostnatky.

Když tyto enzymy otestovali v laboratoři, fungovaly. Enzymy z organismů, které se vyvinuly stovky milionů let od sebe, dokázaly rozložit mikrobiální PHA.

„Čekali jsme, že najdeme možná jeden nebo dva druhy s touto schopností," poznamenal jeden z výzkumníků. „Místo toho jsme to našli úplně všude."

Tomu se říká zásadní obrat v myšlení. Objev, u kterého máte chuť zavolat svému ekologovi a říct: „Pamatuješ, jak jsme si mysleli, že to umí jen bakterie? No, takže..."

Co jsou vlastně ty PHA?

Skvělá otázka. Polyhydroxyalkanoáty jsou v podstatě přírodní plasty vyráběné mikroorganismy. Když mají bakterie víc uhlíku, než potřebují, neplavou s přebytkem — polymerizují ho do granulovitých sloučenin uvnitř svých buněk.

PHA jsou vlastně úžasná. Jsou plně rozložitelné. Dají se tvarovat. Odolávají vodě. Používají se v balení potravin, lékařských implantátech, zemědělských kuličkách, které postupně uvolňují hnojivo.

Jinými slovy — všechno, co bychom chtěli od běžných plastů.

Problém? Průmyslová výroba je pořád drahá a PHA tvoří jen nepatrný zlomek současného trhu s bioplasty.

Proč to mění pravidla hry (asi)

Tady přichází ta část, která mě vážně nadchává.

Už jsme věděli, že PHA existují v půdách, sedimentech a vodních prostředích po celé planetě. Vědci studující tyto materiály se zaměřovali výhradně na to, jak je rozkládají mikroorganismy. Dávalo to smysl — jsou to oni, kdo je vyrábí, takže určitě jsou jediní, kdo je dokážou i rozložit, ne?

Další omyl.

Tento výzkum naznačuje, že živočichové napříč prakticky každou hlavní větví živočišné říše tiše tráví přírodní bioplasty celou dobu. Nejsou jen pasivními obyvateli prostředí, kde se PHA vyskytují — aktivně se podílejí na jejich rozkladu.

A nejen to — znamená to, že živočichové mají přístup k uhlíkatým rezervám, o kterých vědci dřív tvrdili, že jsou pro ně naprosto nedostupné. Mikrobiální uhlíkový cyklus právě dostal mnohem víc vrstev a stal se mnohem zajímavějším.

Co to znamená pro nás?

Upřímně? Ještě přesně nevím, a to mě baví.

Na průmyslové straně by tento objev mohl otevřít nové způsoby, jak přemýšlet o výrobě a rozkladu materiálů na bázi PHA. Když pochopíme přirozené cesty, kterými zvířata tyto sloučeniny rozkládají, možná dokážeme navrhnout lepší systémy — nebo prostě oceníme, jak to příroda zvládá sama.

Na vědecké straně budeme muset přepsat některé učebnice. Uhlíkový cyklus je základem života na Zemi, a pokud hrají živočichové mnohem větší roli ve zpracování mikrobiálních uhlíkatých zásob, než jsme si mysleli, změní to naše modely fungování ekosystémů.

A osobně? Jen mě baví, že je toho pořád tolik, co nevíme. Můžeme poslat roboty na Mars a sekvenovat celý lidský genom, ale pořád objevujeme, že žížaly dokážou trávit věci, o kterých jsme si mysleli, že jsou prakticky nezničitelné.

Clovíte, co dalšího ještě čeká, až se na to někdo podívá trochu pozorněji?