Když pomineme otázku, zda se bude i nadále bude oteplovat, což není například vzhledem k možnému kolapsu severoatlantické termohalinní cirkulace (THC, známější jako Golfský proud) tak úplně jisté a mlčky přejdeme možnosti, že přifoukávání oxidu uhličitého do atmosféry a jiné lidské snažení nemusí v pozorovaném oteplováním hrát tu nejdůležitější roli, stále nám ještě zůstane jako nepopiratelný fakt momentálně zvýšený obsah oxidu uhličitého v atmosféře.
Ten podle dosavadních zjištění začal stoupat někdy počátkem průmyslové revoluce v 19. století a teď činí přibližně 380 ppm (částic z milionu). Pokud nás to znepokojuje, bylo by dobré s tím něco provést.
Jak na to? Možných cest je víc, přitažlivé i odpudivé. Mezi projekty, co příliš neznásilňují svobodný trh, lze zahrnout i odčerpávání hlavního skleníkového plynu z atmosféry pomocí rostlin. Oxid uhličitý totiž, krom toho, že je skleníkovým plynem, funguje i jako substrát pro fotosyntézu. Rostliny z něj za pomoci slunečního záření a vody dokáží udělat cukry a kyslík a tak ho z atmosféry spotřebovávají. Kupodivu to ale zatím nefunguje.
Proč? Důvod je velice prostý. Enzym RuBisCO (čili hezky česky ribulózo-1,5-bisfosfát karboxyláza/oxygenáza), který ve fotosyntetických reakcích zelených rostlin hraje klíčovou roli, je šmejd. Je vlastně pozoruhodný v mnoha ohledech. Pochází z bakterií, protože dnešní plastidy jsou vlastně dávné fotosyntetické bakterie, čili sinice, které vlezly do eukaryotního předka rostlin a vytvořili s ním koalici – dnešní rostlinou buňku. Vytvářejí ho dvě podjednotky, velká a malá, přičemž velkou (rbcL) kóduje chloroplastová DNA a ta malá (přibližně 2,5 krát menší rbcS) se během evoluce přesunula do eukaryotního jádra. Zároveň je to patrně nejhojnější protein na planetě. Nepochybně i díky tomu, že je v tom, co dělá úplně nemožný. Během fotosyntézy má karboxylovat ribulózo-1,5-bisfosfát, čili navázat vzdušný oxid uhličitý a poslat ho dalším enzymům, které z něj postupně udělají cukr. Ve skutečnosti je tak špatný, že v jedné pětině všech katalyzovaných reakcí místo karboxylace oxiduje a pracně získaný uhlík tak zase zbytečně vypouští zpátky do vzduchu. Je tak neuvěřitelně pomalý, že zatímco normální enzymy zvládnou tisíce reakcí za vteřinu, RuBisCO jich stihne jen několik. Proto ho rostliny musí mít v buňkách tolik.
Za normálních podmínek a když je dostatek světla limituje rychlost fotosyntézy právě neštastné RuBisCO. Všechny ostatní enzymy zúčastněné na fotosyntéze na něj znuděně čekají. Háček by mohl být v tom, že fixace oxidu uhličitého je tak náročná a že líp to prostě nejde. Tomu by nasvědčovalo i to, že se vědci už hodně dlouho snažili vyrobit šikovnější RuBisCO a zatím neúspěšně. Zdálo se, že každý lidských zásah do RuBisCO je jenom k horšímu.
Nejnovější práce týmu badatelů pod vedením proteinového inženýra Ichira Matsumury z americké Emory University School of Medicine v Atlantě ukázala, že to může být úplně jinak. Matsumura dělá ve své laboratoři šílené věci, které jistě nepotěší žádného kreacionistu. Studuje mechanismy molekulární evoluce a soustředí se na to, jak vznikají prospěšné mutace. Narozdíl od většiny molekulárních mágů jenom nekouká na existující potvůrky a neporovnává jejich sekvence. On si molekulární evoluci sám experimentálně spouští v laboratoři.
Nejdřív si namutuje gen pro protein, který ho zajímá, aby vytvořil variabilitu. Stejně jako to dělá spontánní přírodní výběr sám od sebe. Potom naslepo nastrká zmutované verze genu do bakterie E. coli. Nechá je v bakteriích mutovat dál, pak se podívá, zhodnotí jejich funkčnost, vyhodnotí ty zajímavé a pak je zase mutuje. Přesně jako přírodní výběr. Rozdíl je v tom, že přírodní výběr je opatrnější a „dívá“ se na nově vzniklé mutace skrze celkovou úspěšnost při množení, kdežto Matsumura si množí ty kopie genu, které ho zaujaly nějakou konkrétní funkcí, což občas může být s celkovou úspěšností v rozporu.
Matsumura to zkusil i s RuBisCO. Použil geny pro velkou i malou podjednotku RuBisCO od sinice rodu Synechococcus. Mutované verze genu vložil do populace bakterií E. coli, společně s dalším pomocným enzymem fosforibulózokinázou (prkA), Díky tomu mohla E. coli získávat energii přes oxid uhličitý, což normálně neumí. Nakonec vznikla řada úspěšných mutantů, přičemž ty nejrychlejší se dokázaly exprimovat až 500-krát rychleji, než původní RuBisCO. Zároveň byly zhruba 5-krát účinnější při vázání oxidu uhličitého.
Autoři jsou velmi zdrženliví, výsledky komentují opatrně a připouštějí, že chování proteinů mohlo být eventuelně ovlivněno podmínkami experimentu. Nicméně, je ironií, že pokud byli úspěšní, vyvinuli enzym lepší než ten přírodní a to nikoliv inteligentním projektem, ale slepým působením evolučních sil. Až zpětně zjišťovali, k jakým změnám tam vlastně došlo. Pokud překonáme dětinský strach z genetických modifikací a když výzkum v tomhle směru nenarazí na zásadní obtíže, je možná úklid nadbytečného oxidu uhličitého jen otázkou času a peněz.
Pramen: Protein Engineering, Design & Selection (vyjde v únoru)
Diskuze:
Pavel
Kája,2006-02-09 20:28:24
Předpokládám, že si o mnou uvedených osobnostech něco najdete na internetu. Totiž u daných stigmat/ kterými se jejich nositelé nikdy nechlubili, ale nosili je vždy pečlivě zakryté/ nejde o povrchové krvácení, ale rány na rukou třeba pátera Pio byly viditelné coby díry skrz ruce i nohy. Stigmata u něj trvala padesát let, rány se nezanítily a nehojily se, kdežto rána po operaci na jiné části těla - ano. Jeho život byl strastiplný nejen kvůli ranám, nebyl na výsluní církevní hierarchie, dokonce asi deset let byl mimo veřejnost /nesloužil mše, nezpovídal/. Uměl číst myšlenky, zvládal bilokaci. O vlastnostech dalších jmenovaných se nebudu rozepisovat. Nevím, jak jejich mimořádné vlastnosti mohly vzniknout nějakou mutací - Vy ano? Záměr a vyústění evoluce nepředpokládám. Svoji službu výše uvedení jiným nedělali ani pro zisk, ani pro slávu. Dělali ji proto, aby mohli být prospěšní.
Až taková ironie to není.
Vítězslav Novák,2006-02-09 16:00:32
Posloužím příkladem z jiného soudku (i když tak jiného zas ne - informatika jako informatika).
Existují problémy, které je velmi obtížné řešit exaktně, resp. známe k nim pouze algoritmy, které sice zaručují optimální výsledek (jsou to algoritmy) ale doba na jejich řešení roste exponenciálně s růstem "velikosti" problému. Zkrátka víme, jak na to, ale taky víme, že řešení potrvá tak dlouho, až je zbytečné.
No, a takové problémy se řeší pomocí genetických algoritmů, vlastně simulací evoluce. Výsledek není optimální, není dokonce ani zaručený - ale obvykle je dostatečně dobrý a dosažený v tak krátkém čase, že je velmi dobře použitelný.
Kam se na něj hrabe inteligentní design statisíců inteligentních výzkumníků na celém světě! Mutace, sex a výběr - a my se můžeme jít i s naší inteligencí schovat. Jakožto člověk, který si na své inteligenci a rozumu celkem zakládá, to konstatuju nerad. Ale funguje to...
Pavel / re ren00r /
Kája,2006-02-09 08:51:30
Věřím, že jména: Gérard Croiset, páter František Ferda, Terezie Neumannová, páter Pio, žijící páter Zlatko Sudac - jsou dostatečně známí. Lidé reální, pomáhající díky svému zvláštnímu daru nezištně jiným. Poslední tři jmenovaní jsou nositeli krvácejících, nehojících se a nepáchnoucích stigmat /ran Ježíše Krista/. Jsou dostatečně známí z článků, knih, internetových stránek, spousta lidí je poznala osobně. Dospěla už věda k vysvětlení? Nebo se, Pavle, dočkám od Vás výsměchu a odkazu, že to sem nepatří? Fikce a podvod to rozhodně nejsou!
Jak to souvisí?
Pavel,2006-02-09 09:32:16
Za prvé, nevím, jak váš komentář souvisí s ID. Pokud vím, tak na nějakém koncilu už před pěknou řádkou let bylo rozhodnuto, že evoluční teorie není v rozporu s křeťanským učením, a proto předpokládám, že vámí uvedení ctihodní církevní funcionáři nejsou odpůrci evoluce (protože jinak by se protivili církevní autoritě).
Za druhé, způsob vzniku stigmat už byl částečně objasněn, souvisí se změnami na povrchu červených krvinek způsobenými velkým citovým pohnutím. Takto změněné krvinky pak mohou prostupovat okolní tkání a způsobovat krvácení. Jak to funguje přesně, se ale (zatím) neví.
a zas ID....
ren00r,2006-02-08 23:58:10
Vazeny pan Mihulka, nezaobisiel by sa ten clanok bez zmienky o ID? uz ma to na oslovi zacina unavovat (nastastie v poslednej dobe uz je toho pomenej, za to vas vsetkych musim pochvalit). Ved ked vas to tak sere a je to uplna blbost, naco sa o tom zmienovat?
Bezpečnost
vpar,2006-02-08 19:33:46
Pokud by se to použilo, bylo by to ekologicky velmi nebezpečné. Ten organismus by měl obrovskou konkureční výhodu a časem by snížil koncentraci CO2 natolik, že by v podstatě zničil méně efektivní rostliny. Samozřejmě, pokud by se vhodnou metodou ochránil (nějaká genetická vada, vazba na určité podmínky,...), mohl by být užitečný. Ovšem nejdříve bychom potřebovali opravdový model klimatu, ne jenom sledovat aktuální trend a podle toho strašit buď ledovou dobou nebo globálním oteplováním.
Ale pokud ledové cykly nevymizely nebo globální oteplování je opravdu způsobeno CO2 máme jenom 2 možnosti:
a) přizpůsobit se (například úpravami kulturních rostlin, odsolovacími technologiemi, stěhováním národů,...)
b) začít "poroučet větru dešti" a klima řídit ať už pomocí podobných rostli nebo třeba pomocí Fressnelovy rozptylky mezi Zemí a Sluncem.
re:bezpečnost
Medvěd,2007-03-09 13:12:50
Skutečne by se Vám nelíbilo vložit takto upravený gen do genomu pšenice nebo kukuřice. Výsledkem by mohla být sklizeň 2x ročně v našem klimatickém pásu, nebo dvojnásobný výnos z plochy. S tím souvisí snížení spotřeby pohoných hmot,hnojiv i pesticidů. Genetika podporuje ekologičnost zemědělství!!!!!!!!!
je to snadné
Ucholák,2006-02-06 20:02:31
Vlastně je jednoduché být uspěšným vědcem, inteligence k tomu není zjevně potřeba:
"... vyvinuli enzym lepší než ten přírodní a to nikoliv inteligentním projektem, ale slepým působením evolučních sil."
I ta laboratoř ve které to "namutoval ... nastrkal ... vložil" vznikla sama od sebe slepým působením ...
Já bych se k tomu snad jen zeptal
Ccecil,2006-02-07 22:30:17
Jaké kritérium je použito k tvrzení, že enzym je určitě lepší? Neexistuje náhodou jiné kritérium, které vlastnosti nového "lepšího" enzymu ohodnotí zcela opačně?
Vezmeme-li například kritérium vyšší rychlosti pro padající předměty volným pádem jako rozhodující, bude parašutista s vadným padákem ten nejůspěšnější....... Ale jenom chvíli, než se projeví kritérium přežití.
Hlavně že někdo to má jasně nalinkované.... Ale ten závěr článku byl jako obvykle ubohý výkřik do tmy.
Omluva:
Bohouš,2006-02-06 17:12:44
Nevěděl jsem, zda můj příspěvek byl přijat, nebyla žádná reakce od systému, klikl jsem 2x.
2 Bohouš
ditom,2006-02-06 12:05:41
mutací vzniklo 8 767 648 456. Ale pokud považujete borůvky za ovoce, bylo jich víc. A upravené RuBisCO bude (pokud pronikne do námi pěstovaných plodin) hrozně nebezpečné - rozkládat bílkoviny neumíme, a tak se nám bude kumulovat v žaludku, ztěžkneme a při koupání se utopíme.
ditom
Bohouš,2006-02-06 17:05:56
I když sranda musí být, trochu vážně: Budeme mít vždycky jistotu, že všechny umělé geny /vytvářené po desetiletí vědci u rostlin a užitkových živočichů z důvodu oddálení vypuknutí hladu / se projeví bez vedlejších účinků? Odhadem : rýže má 7000 mutací, rajčata 1800, luštěnin 100 nových druhů atd., opravte mne, nesouhlasíte-li. Máme silně účinné pekařské a pivní kvasnice, nové varianty námelu / jehož alkaloidy se používají po úpravě k léčbě migrén, poruch prokrvení, nemocí žil a vysokého krevního tlaku, v porodnictví a jinde/, který je naočkován a pěstován na žitném poli a samozřejmě odděleně sklizen a zpracován. Jenže jeho jedovaté výtrusy roznáší vítr. Námel ve středověku -přítomný v mouce a následně v pečivu způsoboval nervové poruchy - včetně čarodějnických halucinací, což odnášely v čarodějnických procesech zejména ženy, které jsou na námel citlivější. Námelu se dařilo ve vlhkých letech. Nechci v nikom vzbuzovat strach, protože sám jsem se nikdy nevyhýbal žádným novým druhům ovoce, zeleniny a masa, nevybírám si a většinou to, co je škodlivé, bývá nejchutnější. Snažím se mít k masu hodně zeleniny a když není, tak stačí dobré domácí víno v množství do 2 dcl.
ditom
Bohouš,2006-02-06 17:06:43
I když sranda musí být, trochu vážně: Budeme mít vždycky jistotu, že všechny umělé geny /vytvářené po desetiletí vědci u rostlin a užitkových živočichů z důvodu oddálení vypuknutí hladu / se projeví bez vedlejších účinků? Odhadem : rýže má 7000 mutací, rajčata 1800, luštěnin 100 nových druhů atd., opravte mne, nesouhlasíte-li. Máme silně účinné pekařské a pivní kvasnice, nové varianty námelu / jehož alkaloidy se používají po úpravě k léčbě migrén, poruch prokrvení, nemocí žil a vysokého krevního tlaku, v porodnictví a jinde/, který je naočkován a pěstován na žitném poli a samozřejmě odděleně sklizen a zpracován. Jenže jeho jedovaté výtrusy roznáší vítr. Námel ve středověku -přítomný v mouce a následně v pečivu způsoboval nervové poruchy - včetně čarodějnických halucinací, což odnášely v čarodějnických procesech zejména ženy, které jsou na námel citlivější. Námelu se dařilo ve vlhkých letech. Nechci v nikom vzbuzovat strach, protože sám jsem se nikdy nevyhýbal žádným novým druhům ovoce, zeleniny a masa, nevybírám si a většinou to, co je škodlivé, bývá nejchutnější. Snažím se mít k masu hodně zeleniny a když není, tak stačí dobré domácí víno v množství do 2 dcl.
SM
Bohouš,2006-02-06 11:36:15
Zajímalo by mne, kolik nových druhů /mutací/ obilovin, zeleniny a ovoce vzniklo od roku 1967 dodnes pomocí gamma záření, rychlých neutronů, či jinými metodami. Dále: Zda výše uvedené mutantní RuBisCo nepronikne i do námi pěstovaných plodin. Jak budou plodiny v budoucnu bezpečné pro zdraví konzumentů. Testování na zvířatech nezaručí úplnou nezávadnost, protože každý jsme jinak odolný, možnost kumulace látek v organismu včetně spolupůsobení látek v ovzduší, ve vodě, v oblečení, chemii v domácnostech atd. Existuje nějaká hranice výzkumů? Budou vyvinuty zaručeně bezpečné postřiky proti chorobám a škůdcům, kteří jsou stále odolnější? Díky za článek.
Rozdíl mezi mutací a evolucí
Al,2006-02-09 13:19:13
Problém je, že ty mutace (třebas od 60. let) jsou v zásadě zcela nahodilé - třeba jako sněhulák v zimě. To, že nějaký sněhulák je zrovna o něco lepší(= mutace pro schopnější protein) neznamená, že přežije jarní slunce...
Taková mutace je jako zrnko v písku na Sahaře...
V přírodě se "počítají" jen takové mutace, které zvyšují počet potomků. Proto taková mutace "výhodná v laboratoři" se v přirodě nikdy neuplatnila (nerozšířila). Cílenou "umělou selekcí" si ale můžeme vybrat tu verzi, která je výhodná pro NÁS...
Jak prosté.
Žijeme v době meziledové
Pavel Brož,2006-02-06 09:57:09
a to se dost málo připomíná. Podle některých (byť nikoliv všeobecně přijímaných) klimatických teorií je rozkvět naší civilizace spojen s oteplením v důsledku menšího ochlazování Země lesy, které byly na severní polokouli - tj. polokouli, která hraje větší roli v celkové tepelné bilanci planety, protože je na ní více kontinentů i biosféry - značně zredukovány, a zároveň se s rozvojem zemědělství výrazně zvětšila produkce skleníkových plynů, zvláště pak metanu. Samozřejmě jde jen o teorii, takže vyjímečně příznivé klima panující zde během posledních cca šesti až osmi tisíc let může mít i jiná vysvětlení, v poslední době se např. hodně skloňuje tzv. solární oteplování, podle nějž za tento pro rozkvět civilizace blahodárný klimatický event vděčíme nadprůměrné aktivitě Slunce v posledních šesti tisících let. Bez ohledu na to, jak se na tuto teorii díváme, je ale jasné, že další doba ledová přijde, otázkou je jen kdy - podle některých klimatologů to bude v horizontu několika tisíc, podle jiných už v horizontu několika málo stovek let. Možná že nastane doba, kdy díky tání ledovců a stoupání mořské hladiny bude velice žádoucí CO2 z atmosféry urychleně odstraňovat, možná taky ale nastane doba, kdy ho do té atmosféry bude nutné v zájmu přežití civilizace naopak pumpovat.
To nikdo neví
Standa,2006-02-06 22:50:01
Jiní zase tvrdí, že na meziledovou dobu je současné období příliš dlouhé, a že ledové doby odešly před 12000 lety nadobro.
Jak je to doopravdy, nikdo neví. Nicméně v historii Země jsou ledové epizody spíš vzácností, a po celý zbytek historie bylo klima teplejší.
pavel Brož, Standa
SM,2006-02-08 17:29:46
Bohužel, nikdo nikdy nedoložil, že NEŽIJEME v době meziledové. Tomu, že ledové cykly skončily, nenasvědčuje vůbec nic, i když, je fakt, že to není snadný poznat. Naše doba meziledová podle všeho nijak nevybočuje ze spektra těch předešlých. Takže, zdá se, můžeme led s klidným srdcem čekat, otázka je jenom - kdy.
Pravděpodobnost
Al,2006-02-09 13:26:38
Myslím, že vyloučit nelze to ani to...
Pravděpodobnost, že žijeme v době meziledové je asi tak 90 %. Podle klimatologů (např. Václav Cílek) žijeme v poslední TŘETINĚ doby meziledové, Tzn. doba ledová může přijít kdykoliv v horizontu několika tisíc (ale i stovek) let...
V kvartéru - a to je zcela evidentní - začala planeta zamrzat (řada velkých ledových dob). Také asi platí, že ani v době meziledové nebylo (podle některých výzkumů) klima kdovíjak stabilní - prudká ochlazení, sucha, oscilace hladiny oceánu až o desítky metrů... V době poslední třetiny doby metiledové nelze tyto větší výkyvy vyloučit - spíše budou častější...
Jisté je, že zatím mnoho nevíme, co s tím CO2 a vůbec...
vyšší procento?
Milan Štětina,2006-02-06 08:38:13
Ohledně zmutování nevím, čekal bych, že pokud si nový gen osvojí nějaká rostlina. tak poroste rychleji. Naneštěstí pro nás si cizí geny rychleji osvojují plevele než kulturní rostliny. Ale toho zvýšení obsahu kyslíku v atmosféře bych se nebál. Vyhledme k tomu, že CO2 je 380ppm (tj. 0.038 %), tak i kdyby nové organismy sežraly všechen CO2, tak kysliku bude nějakých 20.038% oproti současným 20%
pěkný příklad
ditom,2006-02-06 08:05:22
Moc hezký příklad evoluce. V článku mi však chybí aspoň zmínka o tom, že takto nedokonale fotosyntetizují C3 rostliny, C4 rostliny (aspoň nějak) handicap RuBisCO odstranily... (a v rámci možností i CAM rostliny).
chybná premisa
Mot,2006-02-06 00:21:49
Jako fórek pozoruhodné v budoucnosti možná i velmi důležité, ale původní premisa článku je chybná. Pokud chceme snížit množství CO2 v atmosféře je jenom málo účelné ho vázat do živých organismů, kam bude odložen jenom na týdny až měsíce a poté uvolněn během dekompozice. Bylo by nutné ho odstranit z biosféry
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
