Noemova archa pro vědce

Genetická banka volně žijících zvířat – první svého druhu v Česku – funguje od konce minulého roku na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy. Shromažďuje se v ní materiál pro mapování biologické rozmanitosti vzácných a ohrožených druhů. Banka také uchovává vzorky širokého spektra klíčových druhů, které poslouží pro určování změn genetické rozmanitosti v čase. Třetím úkolem je archivovat kompletní genetické informace živočichů získané z výzkumů v Česku a v rozvojových zemích. „Banka je jakousi obdobou Noemovy archy pro vědce,“ říká jeden z hlavních koordinátorů projektu 31letý Michal Vinkler z katedry zoologie Přírodovědecké fakulty UK.

Banka uchovává genetický materiál volně žijících živočichů. Jakou podobu mají vzorky, které shromažďujete?

Většinou jde o krev ze živých jedinců. Z uhynulých zvířat archivujeme kousky tkáně, nejčastěji svaloviny. Výhledově chceme rovněž ukládat izolovanou DNA.

Jak dlouho budou krev a tkáně použitelné pro další výzkum?

Velmi dlouho. Vzorky skladujeme v mrazácích, a to v mikrozkumavkách s ethanolem při teplotě −80 °C. Za takových podmínek nastává rozklad DNA velice pomalu. Pokud by došlo k výpadku elektřiny, má fakulta záložní zdroj. Navíc ethanol dokáže ochránit DNA i v případě, že bychom zůstali několik hodin či dní úplně bez proudu.

Pro orientaci je důležitý nějaký systém. Jaké údaje obsahuje vaše databáze?

Systém se stále vyvíjí. V databázi je kód vzorku, latinský název druhu, GPS souřadnice místa odběru, jméno sběratele, podmínky odběru a informace, zda jde o izolovanou DNA, krev, nebo tkáň.

Kolik vzorků zatím máte a jaká bude celková kapacita banky?

Začali jsme s jedním mrazicím boxem, kde je teď uloženo 4 000 položek. Celkem jich v mrazáku může být až 40 000. V rámci integračního projektu BIOM: Vzdělávací centrum pro biodiverzitu – Mohelský mlýn, na kterém se podílíme s Ústavem biologie obratlovců Akademie věd ČR, koupíme ještě rezervní box. Počítáme s tím, že za několik let bude postaveno univerzitní výzkumné centrum Kampus Albertov a v něm vznikne Biocentrum. Podle předběžných plánů by tam měly být mrazicí boxy pro více než milion vzorků. Taková kapacita vystačí minimálně na několik desítek let rozvoje banky.

Z jakých zdrojů chcete banku plnit?

Nyní máme kolekci odebranou z typických druhů naší fauny. Většinou jde o ptáky, protože mým oborem je ornitologie. Máme ale velký zájem o další materiál, který umožní mapovat současnou variabilitu našich vzácných a ohrožených zvířat. Archivujeme i vzorky získané během zahraničních expedic. Nedávno se například vrátili kolegové z Kamerunu. Až nasbíraný materiál prozkoumají a nebudou ho už potřebovat, nabízí se možnost uložit jej do naší banky.

Důležité je vybudovat v krátké době síť institucí, které nám pomůžou sestavit soubor genetických vzorků co nejširšího spektra živočichů žijících volně v České republice. Na tom právě spolupracujeme s Ústavem biologie obratlovců. Významnými dodavateli můžou být také lidé ze záchranných stanic pro hendikepované živočichy nebo zaměstnanci zoologických zahrad a muzeí. Pokud se tato integrační aktivita setká s kladným ohlasem, chtěli bychom pokračovat a síť genetických bank rozšířit na všechny volně žijící organismy.

Za nějakou dobu shromáždíte vzorky všech klíčových druhů zvířat v Česku. Půjde tedy o jakousi obdobu Noemovy archy?

Jde spíše o výzkumnou archu. V bance nejsou žádné živé buňky, například spermie nebo vajíčka. Uchováváme pouze vzorky obsahující genetickou informaci, tedy krev a kousky tkání. Nedávno chtěli kolegové z ciziny vědět, jestli lze z takové genetické banky obohatit genofond nějakého vzácného druhu, který v přírodě mizí. Teoreticky to možné je, ale technologicky se jedná o velmi náročný postup, který zatím nikdo nezvládl. Nejsou totiž propracovány způsoby, jak již izolovanou DNA vpravit do živé buňky a nastartovat vznik a růst nového organismu.

K čemu tedy banka poslouží?

Vzorky využijeme pro srovnávání genetické rozmanitosti konkrétních druhů zvířat, které jsou klíčové při určování obecných změn v genetické diverzitě ekosystémů. Dlouhodobým sledováním chceme zjistit trendy – zajímá nás především, jestli se genetická rozmanitost živočichů v delším časovém měřítku nesnižuje.

Tento přístup je odlišný od většiny ochranářských aktivit, které jsou založeny buď na ochraně druhové rozmanitosti, nebo konkrétních jedinců vzácných druhů. Nesledují ale, zda nedochází k příbuzenskému křížení, při kterém mizí pestrost genetického materiálu. Podobná situace bývá nebezpečná, protože geneticky velmi stejnorodá populace například obtížně odolává novým infekčním chorobám, může degenerovat a pak úplně zaniknout. Takto ohrožen je nyní třeba zubr evropský.

Data budou přístupná přes internet?

V České republice jsme první mezinárodně registrovanou genetickou bankou volně žijících živočichů. Stali jsme se členy Global Genome Biodiversity Network a letos budeme připojeni k databázi této sítě. Pak si budou moci odborníci z jiných univerzit nebo z muzeí kdekoliv na světě najít portál sítě, zadat si druh zvířete a získat údaje o všech institucích, kde mají hledané vzorky.

Banka na naší fakultě je teď součástí už zmíněného projektu BIOM, jehož hlavním řešitelem je Ústav biologie obratlovců Akademie věd ČR. Ten buduje genetickou banku v Mohelně na Vysočině. Cílem projektu je mimo jiné propojení českých institucí skladujících genetický materiál živočichů. Až tato síť v Česku vznikne, zapojí se do dalších mezinárodních databází a vzorky budou přístupné i pro zahraniční vědce.

Za přístup do databáze bude nutné platit?

Vstup bude bezplatný. Zájemce uhradí pouze manipulační poplatek za balení a zasílání vzorků poštou.

Kdo nyní platí provoz a jaké jsou další perspektivy financování?

Fond Evropského hospodářského prostoru přislíbil v rámci projektu BIOM na současné integrační aktivity čtyři miliony korun. Jde o startovní dotaci, která vystačí na jeden a půl roku. Co bude dál, ještě nevím, ale určitě nechci mrazáky vypnout. Přírodovědecká fakulta UK zatím hradí spotřebu proudu i základní provoz, který není tak nákladný. V dlouhodobém horizontu ovšem musíme zajistit financování. Projekt je zahrnutý do širší koncepce Biocentra v rámci Kampusu Albertov, ale to je běh na dlouhou trať. A i poté, co se Biocentrum stane realitou, budeme muset hledat tuzemské či evropské zdroje peněz.

RNDr. Michal Vinkler, Ph.D.

• Narozen v Novém Jičíně v roce 1983.

• Studium magisterského programu Biologie na Přírodovědecké fakultě UK v Praze úspěšně ukončil roku 2007.

• Poté studoval do roku 2011 doktorský program Zoologie na stejné fakultě.

• Titul RNDr. obhájil na své alma mater v roce 2009.

• V letech 2007–2012 byl vědeckým pracovníkem na oddělení populační biologie Ústavu biologie obratlovců Akademie věd ČR v Brně.

• Od roku 2009 působí jako vědecký a akademický pracovník na katedře zoologie Přírodovědecké fakulty UK v Praze.

• Zabývá se evoluční a ekologickou imunologií a imunogenetikou; behaviorální ekologií; evoluční biologií, především ve vztahu k párovacím systémům a pohlavnímu výběru.

První a čtvrtý snímek shora: Petr Jan Juračka