Pokud byste se někdy na dobrodružné výpravě dostali hluboko do tropického deštného pralesa tichomořského ostrova Papua – Nová Guinea, a tam ke svému úžasu potkali česky mluvící badatele, nepůjde o halucinace.
Také zde totiž působí odborníci z Entomologického ústavu Akademie věd ČR. Většinu jeho pracovníků však najdete v domovských Českých Budějovicích. Ovšem i tady dosahují světových úspěchů. O tom se tu letos v září přesvědčili účastníci velké mezinárodní konference.Vyměňovali si zkušenosti o tom, jak se hmyz dokáže přizpůsobovat měnícím se podmínkám životního prostředí. Jak přečkává zimu, co umožňuje, aby nezmrzl. A v případě, že přece zmrzne, co mu zase pomůže, aby se probudil. To žádný člověk zatím nedokáže!
Jde o pestrou mozaiku
Ředitel ústavu doc. RNDr. Jan Šula, CSc., pro 21. STOLETÍ upřesňuje: „Máme deset vědeckých oddělení, asi 110 zaměstnanců – z toho 56 vědeckých pracovníků, mezi nimi i dva Indy, po jednom ze : Slovenska, Moldávie a Turecka. Pracuje tady i patnáct vysokoškoláků, jejichž zařazení se pohybuje mezi laborantem a vědeckým pracovníkem,. Mezi dvacítkou studentů doktorandského studia je také jeden Ind a Japonec. Dvakrát tolik je studentů bakalářského a magisterského studia, kteří jsou v laboratořích.“
Hlavní bohatství představuje široké spektrum specialistů – od molekulárních biologů, genetiků, fyziologů a morfologů až po ekology. Další charakteristikou je rozsáhlá mezinárodní spolupráce, která zahrnuje mezinárodní výzkumné projekty, vzdělávání PhD. studentů z jiných zemí, organizaci vědeckých setkání a vydávání mezinárodního časopisu European Journal of Entomology.
Malí tvorové dokážou velké zázraky
Doc. Jan Šula má mnoho společného s RNDr.Františkem Weydou, CSc., členem Rady Akademie věd ČR pro popularizaci vědy.
Oba přední vědce spojuje i to, že se zpočátku zabývali toxikologií hmyzu. Společně studovali život svilušek, které mohou být značnými škůdci chmelu. Napsali odborné pojednání, které vyšlo ve Švýcarsku. Objevili, že u svilušek před zimou samečkové zemřou, přežívají jen oplodněné samičky. Termín jejich jarního probuzení se kupodivu neřídí venkovní teplotou, ale délkou dne. Po procitnutí založí nové populace, kde jsou jejich synové a dcery. Z oplozených vajíček se rodí samičky, z neoplozených samečkové.
Dalším dlouhodobým pozorováním zjistili, že s krátícím se dnem na konci léta se na diapauzu, tedy klidové období ve vývoji organismu (zimní spánek), připravují i mnohé jiné druhy hmyzu. Ještě sice čile běhají, žerou, mohly by mít potomky – ale už nemají. Vědí totiž, že brzy přijde zima. Proto je důležité studium jejich biologických rytmů a hodin. Malí tvorové umějí počítat čas nejen v průběhu roku, ale i jednotlivého dne.
Věda slouží praktickému životu
Samozřejmě se to dá využívat v praxi, podobně jako většina výsledků vědecké práce. Vždyť Entomologický ústav se ve spolupráci se zdejší Jihočeskou univerzitou stal akreditovaným pracovištěm pro školení doktorandů v oblasti entomologie, ekologie, genetiky, fyziologie živočichů, vývojové biologie i molekulární a buněčné biologie. Studenti docházejí do zdejších laboratoří, vědci zase na univerzitě vyučují.
Důležité jsou i přínosy ústavu pokud jde o ochranu životního prostředí. Například sledování hmyzu v českých řekách, které existuje téměř 50 let, je velmi důležité pro současné pokusy o opětovné vyčištění vodních toků. Podobně dlouhodobě probíhající studium hmyzu několika rašelinišť má velký význam pro vyhodnocování vlivu klimatických změn a obhospodařování krajiny.
Většina současného výzkumu se zaměřuje na řešení obecných teoretických problémů. Ředitel doc. Šula vysvětluje. „Mnoho našich lidí vyjíždí sbírat zkušenosti do zahraničí, kde jsou třeba dva až tři roky. Naštěstí se nám vracejí, nenechají se zlákat financemi. To je pro nás štěstí. Vždyť v cizině .získali návyky, poznali nové metodiky. Když se vrátí do ústavu, tak jim dáváme prostor, aby mohli pokračovat.“
Je to všelidské poslání
Dlouhodobé stáže v zahraničí zažil i dr. František Weyda, jenž se zabývá morfologií hmyzu, tedy naukou o tvaru a stavbě těla. K tomu dokonale využívá elektronový mikroskop a také digitální fotografii.
“Teď se právě věnuji morfologii termitů. To je společenský hmyz, který má hodně kast, takže různé druhy mají různě vyvinuté určité orgány – podle úkolů, které plní.
Málo se ví, že studium termitů má u nás dlouhou tradici: Už v padesátých letech minulého století doc. Hrdý, který tady zakládal chovy, jezdil po celém světě.
U nás termiti naštěstí nežijí, ale naše výzkumy pomáhají v jiných zemích – třeba v Austrálii. Tak se mozaikovitě doplňují informace, což pak může přinést prospěch všem To dokazuje, že světová věda je propojena. U opravdové vědecké činnosti se při výzkumech nedá nikdy přesně říci, co bude mít opravdu smysl.
Někdy se nějaký vědec – podivín uzavře v laboratoři, něco tam kutá. Někdy pořádně ani neví, jaké je století – a najednou objeví něco, co se může využít v nejmodernějších technologiích.
Já jsem třeba několik let působil v USA v laboratoři, která se zabývala potemníkem moučným, který škodí v mouce i jinde v domácnosti. Předpokládalo se, že by se u tohoto brouka mohl najít nový typ bílkoviny, která by se dala využít v hedvábnictví při výrobě oděvů. Například pavoučí vlákno má neuvěřitelné vlastnosti. My často hledáme něco nového, myslíme, že jsme něco objevili – a pak překvapeně zjistíme, že ty principy v přírodě už dávno dokonale fungují.
Tři kolegové pracovali na struktuře hedvábného vlákna, nejen u bource, ale i u některých dalších druhů motýlů. Se znalostí stavby, třeba pokud jde o proteiny a genetické informace, souvisejí i fyzikální vlastnosti vlákna – jak je pružné, kolik vydrží na tah.“
Dobře je znají i ve světě
Zdejší vědci vyjíždějí do ciziny, jiní – zahraniční – naopak sbírají zkušenosti tady. Ředitel Šula upřesňuje: „Přijeli sem třeba studenti z Tchaj-wanu, se kterým spolupracujeme asi tři roky.“
Ústav mezinárodně proslavily mšice. Zásluhu na tom má světově uznávaný odborník dr. Jaroslav Holman. V osmdesátých letech bádal při československo – korejském projektu
v Korejské lidově demokratické republice. Byl s ním i kolega, jenž se zabývá živnými rostlinami, na kterých mšice žijí. Vedle toho se věnuje parazitoidům mšic – organismům, které jsou jejich nepřáteli.
Potom je jihokorejská strana požádala, aby dosavadní výzkum rozšířili o Jižní Koreu. „Korejský poloostrov zabírá několik rozdílných pásů, typů prostředí, což je velmi důležité. Je tam velká rozmanitost různých forem a druhů, takže je to zajímavé i pro nás,“ zdůvodňuje pan ředitel. Dr. Holman zjistil 459 druhů mšic, z toho na tomto území objevil 151 nových druhů. Zatím vyšel 1. díl originálního katalogu plného mapek a tabulek o výskytu zmíněného nebezpečného hmyzu.Vždyť mšice mohou přenášet i různé virózy, i když většina jich žije na druzích rostlin, které člověk významněji nevyužívá.
Podobným mezinárodním „hitem“ se stal Katalog pavouků České republiky. S dr. Janem Bucharem ho vytvořil RNDr. Vlastimil Růžička, CSc. Od něj jsem se dozvěděl, že u nás zaznamenali celkem 830 druhů pavouků. Samozřejmě se zajímají rovněž o pavouky v jiných zemích.
Peněz není nikdy dost
Nadnárodní význam má i více jak dvacetiletá studie o výskytu motýlů na mokřadní olšině Černiš u Českých Budějovic. Jedná se o ojedinělý biotop, kde na jediném km2 žije více jak 920 motýlích druhů, tedy téměř třetina všech motýlů známých z naší republiky..
Samozřejmě kvalitní vědecká práce vyžaduje i výborné zázemí. Pan ředitel informuje: „Vybavení laboratoří je na velice solidní úrovni – včetně optických preparačních mikroskopů.. Těsně spolupracujeme i s ústavy, které mají elektronové mikroskopy. Máme vlastní laboratoř analytické biochemie. Samozřejmě nechybí fotometrie, různé centrifugy, dále insektárium, kde se zabýváme pokusnými chovy.
Máme deset evropských projektů, některé budou končit .- jiné zase začínat. Je to náročné jak organizačně, tak finančně.“
Mnohostranný výzkum je podporován více jak třiceti domácími a zahraničními granty,
Přesto se ukazuje, že je zapotřebí, aby na vědu šlo u nás ještě více peněz. Ředitel doc. Šula si pochvaluje péči, kterou činnosti Ústavu věnuje vedení Akademie věd ČR. Dodává:
„Věda je poslání, nemůže se zanedbávat,vypadnout třeba na měsíc. Konkurence je velká, není tady místo pro lidi, kteří by nic nedělali, jen si hráli na vědce.Dnes je hlavní moderní týmová práce, a to i na mezinárodní úrovni.
Věda je dost individuální, to není anonymní záležitost – musíte pracovat pod svým jménem, tak i publikovat. To současně znamená i kontrolu.“
Česká oáza v tropech
Velmi důležitý okruh výzkumu představuje studium vztahů mezi hmyzem a rostlinami. Tady se jistým světovým unikátem stala stálá výzkumná stanice Entomologického ústavu AV ČR na největším tropickém ostrově Papua – Nová Guinea (poblíž Austrálie). Ten se chlubí jednou z největších rozloh tropických lesů na zeměkouli.
Odlehlý kout světa se stal na dlouhé měsíce dočasným domovem i pro doc. RNDr. Vojtěcha Novotného, CSc. Naštěstí teď byl na pár dnů doma, takže nám upřesnil:
„Výzkumy tam provádíme již deset let. Na naší stanici při dlouhodobých pobytech působí jak výzkumníci ústavu, tak studenti z biologické fakulty. Kromě toho spolupracujeme s místními obyvateli – máme tam jednak univerzitní studenty, jednak laboratorní techniky.“
Cítí se tam jako v ráji
A jaký je hlavní cíl výzkumu?Docent Novotný 21. STOLETÍ informoval: „Tropické ekosystémy, zejména tropické deštné lesy, jsou naprosto překvapivé pro někoho, kdo přijíždí z mírného pásma v tom, jak obrovský počet rostlin a živočichů tam dokáže žít v jednom společenstvu, na jednom místě, aniž by některé z nic konkurenčně vytlačili ostatní. V podstatě všechny rostliny soupeří o totéž – o světlo, živiny, takže bychom očekávali, že několik málo druhů rostlin přeroste všechny ostatní. To se však nestane, protože v tropickém lese napočítáte na jednom hektaru sto až sedm set dřevin – je to jako botanická zahrada. Podobně hmyz, který se na těch stromech živí, je druhově nesmírně bohatý. Na jednom místě, prakticky kdekoli, naleznete stejné druhové bohatství jako v celé střední Evropě.“
Překvapení není výjimkou
Tak hledají odpověď na dvě zásadní otázky: Jaké ekologické mechanismy vedou k tomu, že uvedené druhy dokážou žít společně? Jak tato diverzita, tedy druhová rozmanitost, rostlin a živočišných druhů evolučně vznikla?
„Máme výzkumné plochy, kde monitorujeme, sbíráme kvantitativní vzorky rostlinného společenstva, hmyzu a jejich parazitů. Tak dostáváme obrázek o celém ekosystému. Teprve na základě tohoto pokusu můžeme zjistit, jaké vlastnosti druhů způsobují, že některý druh je hojný, zatímco jiný vzácný, jaké jsou potravní zdroje.
Zpočátku jsme mysleli, že to funguje jako dobře seřízený hodinový strojek, kde každý druh hmyzu má svoji specifickou rostlinu a pouze na ní je schopen se živit, takže nekonkuruje hmyzím druhům, které žijí na jiných rostlinách.
Nyní však naše výzkumy ukazují, že to tak úplně není, že hmyz má často širší potravní zdroje. Problém je v tom, že většina biologů, kteří studují tropické lesy, se narodila a byla vzdělána v mírném pásu, což výrazně ovlivnilo jejich přístup.“
Hrozí různá rizika
Čtenáře logicky napadne, že ubytování má k luxusnímu hotelu asi daleko. „Životní podmínky jsou přijatelné . Stanice má elektřinu, vlastní vodovodní systém, kdy zachytáváme vodu ze střechy. Vede k nám cesta, kudy jezdí naše dvě auta. Máme místní počítačovou síť, připojení na internet – přes telefon. Dvakrát ročně organizujeme výpravy dlouhé stovky kilometrů do vzdálených odlehlých tropických lesů. K tomu si musíme pronajímat malá letadélka, protože tam samozřejmě nevedou cesty. Komunikujeme satelitními telefony.“
Jistěže tam číhají různá nebezpečí, možná i nečekaná smrt. Doc.Novotný přiznává: „Ano, rizika tam jsou. Poměrně triviální zranění, když k němu dojde hluboko v tropickém lese,je obtížně řešitelné. Máme samozřejmě pojištění, které zajišťuje přepravu až do Austrálie. Jsme v kontaktu se společností, která provozuje vrtulníky pro případnou evakuaci. Riziko ovšem vyloučit nelze, protože je to tropická země. Je tam malárie, v podstatě každý náš student ji dříve či později dostane!. Vážnější zdravotní problém jsme však neměli. Jedovatí hadi tam samozřejmě jsou, ale to je riziko tropických zemí. Musíme si prostě dávat pozor.“
Mnohého možná napadne, jak se účastníci náročných expedic vybírají a zda mezi nimi jsou i ženy? „Vybíráme studenty, které k k tomu mají vztah a také psychologicky snášejí tamější podmínky.To je stejně důležité jako odborná úroveň uchazeče. Zatím máme jen studenty, nikoli studentky. Je to i proto , že tamní společnost má výrazné rozdíly mezi rolí muže a ženy. Jelikož student zároveň organizuje a vede týmy spolupracovníků, měla by to tam žena měla o dost těžší.“
Světový objev přinesla šťastná náhoda
Entomologové v mnoha zemích dobře znají i našeho vědce Zdeňka Růžičku. Věnuje se především druhům hmyzu, které se živí mšicemi. Podařilo se mu zjistit, že existují feromony, které brání kladení vajíček.
Laicky řečeno: Dlouho se nevědělo, jak to hmyzí predátoři, tedy dravci, dělají, že se do kolonie třeba mšic nesoustředí samičky v takovém počtu, aby tam nakladly příliš mnoho vajíček. Z nich vylíhlé larvy by si pak vlastně konkurovaly, bojovaly o potravu. Jak je možné, že se nesoustředí na velikou kolonii, přičemž menších si třeba ani nevšímají a nekladou tam vajíčka? Čím je způsobeno, že predátor velmi inteligentním způsobem vybírá pro svoje potomstvo zdroje potravy podle kvality? Mnoho vědců v zahraničí se to marně snažilo zjistit. Potom však přišla zdánlivá náhoda, která ovšem přává připraveným.
Odhalil tajemný feromon
Objevitel Zdeněk Růžička prozrazuje: “Je to svým způsobem unikátní mechanismus, který se neobjeví každý den. Pokud zaměření svého výzkumu neměníte podle posledních trendů, pak máte větší naději, že proniknete pod povrch zkoumaných věcí hlouběji než ti, kdo tematiku střídají.
Studie chování mnoha mšicožravých druhů naznačovaly, že samice kladou raději do mladších a malých kolonií mšic než do starších a velkých. Další experimenty indikovaly, že výběr závisí i na přítomnosti a počtu jiných predátorů v kolonii. Třebaže existence feromonů, které odpuzují kladení dalších samic byla známa třeba u parazitoidů již půl století, u predátorů se podobné látky najít nedařilo. Rozptylové feromony totiž zpravidla vylučovaly při kladení samotné samice.
Samice predátorů ale feromon při kladení nevylučovaly a ani pach dravých larev, jehož působení na samice bylo v zahraničí rovněž studováno, takto neúčinkoval.
Já jsem si při studiu chování jednoho druhu zlatooček, který jsem přivezl z Kanady, všiml, že samice ochotně kladly na místa s nevylíhlými vajíčky, nekladly ale tam, kde již byla vajíčka vylíhlá. Zjistil jsem, že příčinou jsou nepatrné stopy, které vylíhlé larvy zanechaly na povrchu substrátu. Larvy predátorů se od larev jiného hmyzu značně liší tím, že bývají dost pohyblivé. Larvy mšicožravých zlatooček a slunéček mají na konci zadečku zvláštní příchytku, kterou se při pohybu pravidelně dotýkají povrchu rostliny. Ta je udrží na rostlině v případě, kdy na to nestačí ani tři páry jejich nohou. Ukázalo se, že odpudivá látka je právě v lepivém sekretu, který příchytce umožňuje dokonalé přilnutí k povrchu rostliny. Nepatrné množství tohoto sekretu totiž zůstává v místě každého dotyku přísavky s rostlinou. I když jsou larvy predátorů v kolonii zatím ještě docela malé, dokonce třeba menší než kořist samotná, jejich stopy již velmi účinně brání kladení dalších vajíček. Čím vyšší je hustota stop, tím více místo samice od kladení odrazuje. Účinek stop larev predátorů zůstal dlouho utajen nejspíš proto, že analogický mechanismus působení nebyl u jiného hmyzu předtím popsán a nikoho tedy nenapadlo hledat je v nich.”
Všechno je jinak
Naštěstí se zkušený vědec s tímto úspěchem nespokojil a bádal dál. Říká: “Následující pokusy prokázaly, že podobný mechanismus používají nejen všechny další studované druhy zlatooček, ale také mšicožravá slunéčka. Obdobné látky zanechávají na rostlinách v souvislých feromonových stopách dokonce i beznohé larvy dravé bejlomorky, která se používá při biologické ochraně skleníkových kultur.
Feromon larev mnoha druhů odpuzuje samice řady jiných dravých druhů. To umožňuje nejen optimální využití zdrojů potravy, ale limituje též výskyt kanibalismu mezi larvami k němuž jinak po vyčerpání zdroje normální potravy pravidelně dochází. Objev účinků stop larev predátorů, který vysvětlil zdánlivě inteligentní chování samic malých šestinohých dravců, byl inspirací pro mnoho zahraničních studií.”
Díky medúze světélkují cizí oči
Dr Marek Jindra je odborníkem na genetické transformace a ovlivňování respektive zkoumání činností jednotlivých genů v genomu. Teď už zdejší vědci znají novou metodu, jak lze vyřadit z činnosti určitý gen a tím poznat jeho funkci podle toho, co v organismu přestane fungovat. K vyřazení produktu zkoumaného genu, tedy ke zjištění jeho funkcí, používají určitý virus. Je to velice nadějné.
Právě teď vzniká studie o vnesení určitého genu do genomu bource morušového. Jsou tak třetím pracovištěm na světě, které něco podobného zvládlo. Při tom odborníci využili i vnesený protein medúzy, který světélkuje, takže po nasvícení živočicha mu oči svítí zeleně. Není to jednoduchý výzkum, protože je nutno přebrat třeba přes tisíc vajíček ke zjištění, že se to podařilo třeba u několik stovek.
Kolem nás je plno zázraků
Ovšem ani ve vědě úspěchy většinou nepřicházejí zadarmo. Navíc v oblasti, která je tak úzce propojena s tajemnou přírodou.
Však také ředitel Entomologického ústavu AV ČR doc. RNDr: Jan Šula, CSc., dobře ví, o čem mluví, když na závěr naší návštěvy uvádí:
„Úžasné je třeba, jak se živočichové dokážou přizpůsobit prostředí, ve kterém jsou doma a jak dokážou zvládat obtížně zvladatelné věci. Člověk možná ovládá moderní technologii, ale když ho dáte do nehostinného lesa, tak to většině lidí způsobí nemalé problémy. Hmyz má různé důmyslné smyslové orgány, kterými pozná třeba na dálku svoji kořist. Komunikuje mezi sebou, vše se musí zkoumat, i když třeba původně nevíme, jak by se to dalo prakticky využít – třeba pro ochranu potravin. Hmyz je ovšem na druhé straně schopen vytvořit si řadu mechanismů, jak se bránit.
V přírodě se dějí různé zázraky. Vždyť důkazem je každý z lidí. Když se zrodí lidské embryo, kolika nástrahám je vystaveno. My lidé si myslíme, že jsme největším zázrakem.
Když však důkladně se znalostmi studujete přírodu, tak zjišťujete, že to nemusí být úplně pravda.“
