Co vlastně znamená „extrémofil“ a proč jsou pro vědce tak zajímaví?
Extrémofily jsou organismy, které dokáží přežít a prospívat v podmínkách, které by většina ostatních forem života nepřežila – například při velmi nízké nebo naopak vysoké teplotě, extrémním tlaku, salinitě nebo ve vysoce acidickém prostředí. Tyto schopnosti jsou často podmíněné jedinečnými biochemickými mechanismy a produkcí látek, které v organismech žijících v běžných podmínkách nenajdeme. Pro vědce pak představují „živé laboratoře evoluce“ – ukazují, kam až může život zajít, a zároveň nabízejí inspiraci pro vývoj nových biotechnologií, enzymů i potenciálních léčiv.
Jak jste se poprvé dostala k výzkumu bakterií z Antarktidy?
K výzkumu antarktických bakterií jsem se dostala už během diplomové práce, kterou jsem zpracovávala na České sbírce mikroorganismů na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. Tato sbírka se dlouhodobě věnuje kultivaci antarktických mikroorganismů. A i když moje diplomová práce sama o sobě nebyla zaměřená na Antarktidu, směřování mého doktorátu tímto směrem už byla jasná volba. Fascinovala mě představa, že i v tak extrémním prostředí, kde téměř nic nežije, mohou existovat mikroorganismy s naprosto jedinečnými schopnostmi. Zároveň mě překvapilo, jak neuvěřitelně rozmanité tyto bakterie jsou – geneticky, fyziologicky i chemicky. I z malého množství antarktické půdy se nám daří izolovat desítky zcela odlišných kmenů dosud často nepopsaných bakteriálních druhů, z nichž každý má svůj vlastní „chemický podpis“. Pro biology i chemiky je to v podstatě nevyčerpatelný zdroj nových a neznámých přírodních látek.
Co nejpřekvapivějšího jste zatím u těchto mikroorganismů objevila?
Překvapení je celá řada. To první je vůbec neuvěřitelná schopnost mikroorganismů přizpůsobit se extrémním podmínkám a „obsadit“ tak i prostředí, která se zdají zcela nehostinná. Právě tato schopnost přežít v tak náročných podmínkách je spojena s celou škálou fascinujících adaptací – od modifikací enzymů a buněčných stěn až po produkci zcela nových chemických látek.
Dalším překvapením je obrovská genetická diverzita. Je fascinující, jak geneticky odlišné mohou být i na první pohled velmi podobné izoláty. V jejich genomech často nacházíme kompletní biosyntetické dráhy pro látky, které dosud nikdo nepozoroval. Některé z těchto drah naznačují, že tyto bakterie mohou produkovat například zcela nové peptidy s neobvyklými chemickými modifikacemi – a ty mohou mít velmi zajímavou biologickou aktivitu.
Mohou nám bakterie z tak odlehlých a drsných míst opravdu pomoci léčit nemoci?
Ano, rozhodně. Mikroorganismy z extrémních prostředí se musely naučit přežít v podmínkách, kde jiné organismy selhávají – a právě to z nich dělá výjimečné producenty nových bioaktivních látek. Tyto molekuly mohou mít antibakteriální, antivirové či cytotoxické účinky a stát se základem pro vývoj nových léčiv. V našich datech například vidíme látky příbuzné protinádorovým terapeutikům či antifungálním léčivům – těch je přitom stále velký nedostatek. Mojí ambicí je rozšířit využití bioaktivních látek z antarktických bakterií i mimo medicínu, například v zemědělství nebo biotechnologiích.
Jak vypadá váš běžný pracovní den při tomto výzkumu – jste víc v laboratoři, nebo v terénu?
Ráda bych řekla, že trávím víc času v terénu nebo v laboratoři, ale realita je taková, že velká část mé práce je dnes výpočetní. V jednoduchosti by se naše práce dala shrnout takto: identifikovat bakterii, analyzovat její genom, popsat biosyntetické dráhy a vybrat ty, které mají největší potenciál produkovat nové látky.
Pak se vracíme do laboratoře a snažíme se doslova „přesvědčit“ naše antarktické izoláty, aby tyto látky skutečně produkovaly v laboratorních podmínkách – a to bývá ta nejtěžší část. Terénní expedice do Antarktidy jsou pro náš výzkum nesmírně cenné, protože umožňují získat nové vzorky a sledovat mikroorganismy v jejich přirozeném prostředí. Bohužel jsou ale silně závislé na finanční i logistické podpoře, takže si jich nemůžeme dopřát tolik, kolik bychom chtěli. O to víc si ceníme spoluprací s týmy, s nimiž můžeme společně pracovat na vzorkování nebo realizovat experimenty přímo v terénu – takové partnerství má pro náš výzkum obrovskou hodnotu.
Na druhou stranu, naším cílem není pouze hledání nových léčiv. Díky dlouhodobému antarktickému výzkumnému programu Masarykovy univerzity máme unikátní příležitost studovat samotné principy mikrobiálního života v extrémních podmínkách. Zajímá mně například, jak bakterie mění své biochemické chování v dlouhodobém stresu, jak tyto procesy probíhají na úrovni DNA, enzymů a biosyntetických drah – a jak se to promítá do jejich chemie. Tyto otázky jsou pro nás stejně fascinující jako samotný biomedicínský potenciál těchto mikroorganismů.
Proč je důležité hledat nové léky právě v přírodě, a nejen vyvíjet je synteticky?
Příroda má v tomto směru obrovský náskok – evoluce totiž po miliardy let „testuje“ chemické struktury, které vykazují vysokou selektivitu a biologickou aktivitu. Syntetická chemie je neocenitelný nástroj, ale často jen napodobuje nebo modifikuje to, co už příroda dávno vymyslela. Objev nových přírodních molekul nám otevírá dveře k inspiraci pro zcela nové typy léčiv. Stačí se podívat na dostupná data – ta jasně ukazují, že jsme zatím objevili jen zlomek chemické rozmanitosti, kterou mikroorganismy ve skutečnosti produkují.
Jaké jsou Vaše koníčky? Jak relaxujete s takto náročnou profesí?
Ráda trávím čas v přírodě a sportem – chodím na túry, miluji hory, kde si vždycky dokonale vyčistím hlavu. Kondičně trénuji a zbožňuji silovou jógu. Velmi relaxační je pro mě i práce na zahradě. Také ráda cestuji a objevuji nová místa – asi i proto, že po dnech strávených v laboratoři potřebuji úplně změnit prostředí. Když mám volno, ráda čtu nebo peču – což je vlastně taky takové malé experimentování, jen s okamžitějším výsledkem.
Děkujeme a přejeme mnoho úspěchů v osobním i profesním životě!
