Dospělá forma šplhavnice zlaté. Kredit: Tauʻolunga, CC BY-SA 3.0, Vikipedia.

Možná to ani netušíte a máte ji doma. Většinou šplhavnice zlaté přebývají v ložnici. Jsou nedospělé a  pnou se po všem, co je v dosahu. Pozornost dovedou poutat i v obýváku, neboť jsou dekorativní a fotogenické. Do domu nosí přátelství a peníze, takže je jasné, že řeč je o Epipremnum aureum z čeledi árónovité.

V našich končinách šplhavnice roste jen jako juvenilní (nedospělá) forma. V tropickém pásmu ale ukazuje i svou druhou tvář - jako mohutná dřevnatá liána s mnohem většími i jinak tvarovanými, listy. Jakmile se jí někde podaří zapustit kořeny, všechno přeroste, zastíní a udusí. Vzrostlé stromy v plné síle, nevyjímaje. I když jsme jí u nás dali druhové jméno “zlatá”, při cestách do  USA, hlavně na Floridě, neradno překládat doslovně. Nešťastní začínají být z této rostliny už I na Sri Lance. Tam ji překřtili na „břečťan ďábel“. Asi proto, že se prodrala i do Centrální provincie. Je tím hlavním, co návštěvníci uvidí v Národním parku a nemá úctu ani ke stromům v sousedství prezidentského paláce.

V Evropě si z invazivních choutek šplhavnice těžkou hlavu dělat nemusíme. Mráz neustojí. Bez obav si z květinářství můžete odnést i nyní velice módní, její panašovanou formu. To, co vám tam o šplhavnici nejspíš  neřeknou, že je jedovatá. Naštěstí ne moc, ale náhodné otravy dětí mladších pěti let se udály. Mnohem častějšími obětmi šplhavnic se stávají domácí mazlíčci. Rostlina je pro kočky a psy toxická svým obsahem nerozpustných oxalátů vápníku (CaC2O4). Ostré jehlicovité krystaly poškozují hlavně ledviny. V obchodech se kupujícím většinou sděluje, že v lidovém indickém léčitelství rostlina požívá velké úcty. Že se bere na snížení horečky, léčí vředy, žaludeční potíže, popáleniny a artritidu. Většinou se dodává, že „je i na rakovinu“. Je ale potřeba šplhavnici přiznat, že jisté antibakteriální a fungicidní vlastnosti její extrakt v pokusech prokázal. Zabíjel escherichie, stafylokoky a kvasinky Candida albicans. Výluh z rostliny se údajně hodí k likvidaci termitů.

Epipremnum aureum jako „ďáblův břečťan“ v Centrálním národním parku na Sri Lance.

Long Zhang se rozhodl se svými dvěma kolegy šplhavnici využít v boji proti tomu, co se v anglicky mluvících zemích označuje jako „VOCs“. Obávané těkavé organické látky  s karcinogenním účinkem (volatile organic carcinogens). Koktejly těchto škodlivin nám zaneřáďují životní prostředí čím dál tím hustěji a naše domovy nejsou výjimkou. Mezi nejhorší zlosyny se počítají:  benzen, formaldehyd, 1,3-butadien, tetrachlormethan, acetaldehyd, 1,4-dichlorobenzen (PDCB), naftalen, perchloroetylen, chloroform a ethylen dichlorid. Některé z nich je možné z příbytků částečně vypudit. Chce to ale vyházet věci z plastů, vrátit se ke spaní na matracích po babičce a vynechat sprchové gely. Pokud ale bydlíme v nějakém exponovaném místě, a nebo si doma vaříme, nebude snaha moc platná. Žel i domácí strava s sebou nese expozici akroleinu, formaldehydu,… a pokud máme tu smůlu, že někdo z blízkých je vyznavačem vdechování kouře, výčet látek by byl o čtvrt stránky delší.

Long Zhangův „přenosový“ tým s modifikovanou juvenilní šplhavnicí. Zleva: Ryan Routsong, Long Zhang, Stuart Strand. Kredit: Mark Stone/University of Washington, Seattle.

To, že například půdní bakterie a také některé organismy dovedou prostředí kolem sebe pročistit od formaldehydu, benzenu a tetrachlormethanu, není žádná novinka. Problém je v tom že udržovat kolonie sinic a bakterií není jen tak, a proto jít cestou jejich vylepšování vědci zavrhli. Rostlinám to zase nejde moc dobře a ani ne moc rychle. „Dlouhý Zhang“, genový manipulátor na Washingtonově univerzitě, přikročil k vylepšování rostliny genetickou modifikací. Když se ale rostliny vylepšují jen tak, že se jim zvyšuje exprese jejich vlastních genů, v tomto případě enzymu dehydrogenáza, který si s formaldehydem umí poradit, zlepšuje to jejich čistící schopnost o 25 %. To se ale americkému výzkumnickému triu zdálo málo. Zapátrali po náčiní, které by se k tomu dalo využít a došli na protein s poetickým jménem P450 2E1. Vyskytuje se v játrech a je v oxidaci formaldehydu, benzenu, chloroformu, trichlorethylenu i tetrachlormethanu doslova přeborníkem.

Molekula proteinu GFP. Pokud se na ní posvítí světlem v ultrafialovém spektru, začne zeleně světélkovat. Poprvé protein izolovali z mořské medúzy Aequorea victoria.

Zbývalo ještě vybrat vhodnou rostlinu. Tady padla volba na šplhavnici. Je k tomu skutečně zlatá. Jednak se spokojí s málem světla a jde jí v bytě umístit prakticky kamkoliv. A navíc je mezi lidem oblíbená. Už zbýval jen jeden problém. Uvedený enzym a gen odpovědný za jeho tvorbu je savčí. To vyžadovalo velkou dávku opatrnosti ve smyslu nevytrubovat veřejnosti dílčí výsledky předčasně. Klidně mohli zvolit lidský gen, ale asi nechtěli provokovat přespříliš a tak vzali gen z králíka.        
Aby těm, co tomu nerozumějí a předpisům „biosafety assurances“ učinili zadost, do kazety s přenášeným savčím genem vložili ještě jeden gen - z medúzy. Laicky řečeno, přihodili tam „donašeče“. Ten rostlinu, která si vše zabudovala na správné místo (a gen se u ní stal funkčním), genetici říkají, že došlo k expresi, prozradí.  Když se na ní posvítí UV světlem, fluoreskuje.

Cytochrom P450 2E1 je proteinová molekula oxidázového systému (enzym), rozkládající celou řadu toxických látek. U nás, lidí, dostane zabrat na Silvestra, kdy se po boku alkoholdehydrogenázy bude snažit o to, aby se nám před očima neproducírovaly bílé myšky.

Stačilo už jen dojít do zahradnictví, zaplatit a v laboratoři z vrcholů kořínků šplhavnice odštípnout mladé nediferencované buňky, schopné dát vznik celé rostlině. Ty pak „infikovat“ bakterií. Pochopitelně, že ne ledajakou, ale upravenou, které se říká vektor. Jinak řečeno, bakterie nesoucí kazetu s příslušnými geny. Kromě již zmíněných genů pro oxidační enzym a fluorescenční protein přihodili vědci do kazety ještě gen pro hygromycin B fosfotransferázu. Ta propůjčuje rostlině odolnost vůči antibiotiku hygromycin. To se dělá proto, aby vědci nemuseli koukat do mikroskopu a pracně vybírat buňky, které svítí. Stačí do vody přidat antibiotkum a rostlinné buňky, které to přežijí, mají v genomu to, co jsme jim tam chtěli vecpat.

Zhruba po dvou měsících buňky původem z kořínků (somatické embryonální buňky), kultivované v přítomnosti bakteriálního vektoru a celou řadou antibiotik (ty jsou tam, aby se do toho nepustily nežádoucí bakterie a celé se to nezkazilo), laborantky přeočkovaly do živného media, aby zakořenily. I tam stále ještě bylo třeba rostlinkám podstrojovat koktejlem antibiotik (cefotaximem a carbenicillinem). To aby neshnily, než se z neforemného shluku buněk začnou více podobat rostlině a bude schopna se všudypřítomným hladovým bakteriím a plísním ubránit sama.

Zatím jsme byli zvyklí o fytoremediačních technologiích (slepenec řeckého slova phyto = rostlina a latinského remedium = čistit) slýchat ve spojení s  ozdravováním  půdy, například od těžkých kovů. Nebo splaškových vod od všemožných dalších škodlivin, Výsledkem byla biomasa s nakoncentrovanými jedy a bylo potřeba s ní zacházet jako se zdraví ohrožujícím odpadem. Nyní se genetikům podařilo ze šplhavnice vytvořili čističku vzduchu, která těkavé karcinogenní látky rozkládá a přetváří je na molekuly, z nichž staví vlastní tkáně bez sebemenší známky toxicity.

Long Zhang se svými šplhavnicemi tvořícími v buňkách detoxikační protein cytochrom P450 2E1. Svým rostlinkám láskyplně přezdívá „zelená játra“. Kredit: Mark Stone/University of Washington.

O tom, že se záměr výzkumníkům podařil, svědčí provedené testy. Zatímco rostliny v kontrole s chloroformem ve vzduchu prakticky nehnuly, modifikované během tří dnů snížily koncentraci o 82 %. U benzenu to dopadlo stejně dobře. Vylepšené rostliny si s ním poradily zhruba pětkrát rychleji než rostliny neupravené. Z předběžných výsledků se zdá, že zimní zahrádka s 10 kilogramovou šplhavnicí by měla být  schopna ze tří set metrů krychlových protékajícího vzduchu za hodinu eliminovat 34 % benzenu. Polopaticky řečeno, svým výkonem by se takový biofiltr vyrovnal komerčně prodávaným pračkám vzduchu pro domácnosti. Teď vědce čeká prověřit, zda jejich rostlinné biofiltry budou těkavé látky stejně účinně vychytávat i v případě jejich velmi nízkých koncentrací. I tak je již nyní jisté, že stávající šplhavnice by se hodily nám všem, co bydlíme poblíž benzinových pump, čistíren prádla, a nebo máme rodinný domek s integrovanou garáží. Kde a kdy budou rostliny k dostání autoři ve studii  Environmental Science & Technology neuvedli.

Závěr

Aktivistům z Greenpeace, Dětí Země a dalších institucí brojících proti uvádění geneticky modifikovaných organismů do života, začínají zlé časy. Život je stále častěji bude vystavovat dilema, jako je to dnešní. Ne, že by si nemohli doma řešit čistší vzduch odstěhováním se na venkov a nechat si tam dovážet obědy, případně investovat do čističky vzduchu. Problém je v tom, že samot u lesa není dost a pračky vzduchu jsou žrouty energie a ani recyklace filtrů není zadobře s ekologickou udržitelností. Kdo ví, možná není daleko doba, kdy z ničitelů pokusných políček a vlajkonošů s transparenty  „NE GMO“, se stanou horliví pěstitelé šplhavnic ve svých domácích „GMO zahrádečkách“.

Literatura

Long Zhang, Ryan Routsong, and Stuart E. Strand.: Greatly Enhanced Removal of Volatile Organic Carcinogens by a Genetically Modified Houseplant, Pothos Ivy (Epipremnum aureum) Expressing the Mammalian Cytochrome P450 2e1 Gene, Environ. Sci. Technol. 2018,  DOI:10.1021/acs.est.8b04811

ANJU MESHRAM, NIDHI SRIVASTAVA.: EPIPREMNUM AUREUM (JADE POTHOS): A MULTIPURPOSE PLANT WITH ITS MEDICINAL AND PHARMACOLOGICAL PROPERTIES, J Crit Rev, Vole 2, Issue 2, 21-25, 2015