Slovenská vedkyňa skúma v Austrálii neviditeľné procesy v rastlinách

Vedci skúmajú také zložité veci, že ich ťažko opísať slovami. Napríklad neviditeľné procesy, čo sa dejú v rastlinách. Priblížiť prácu slovenskej profesorky chémie Márie Hrmovej, ktorá žije v Austrálii a dosahuje svetové úspechy vo vedeckom výskume, je teda náročné. Pri troche fantázie sa to však pochopiť dá, a najmä – jasný je význam týchto objavov: Ľudstvo sa lepšie a zdravšie naje.

01.05.2016 08:00
Mária Hrmová. rastlinná bielkovina Foto:
Mária Hrmová s trojrozmerným modelom kryštalickej štruktúry rastlinnej bielkoviny.
debata (3)

Mária Hrmová vystúpila v Pravde už pred deviatimi rokmi, keď bola členkou úspešného výskumného tímu. Vtedy o svojej práci povedala: „Raňajkujete ovsené vločky? Áno? Tak potom viete, že pochádzajú z buniek ovsa. Ale okrem škrobu, ktorý nás ráno nasýti, konzumujeme v ovsených vločkách aj ďalšie typy polymérnych cukrov vrátane obilninových glukánov. Ich molekuly sú podstatnou zložkou takzvaných hemicelulóz, ktoré majú na starosti správne fungovanie tráviaceho traktu. Dnes je už známe, že tieto cukry zabraňujú vývoju určitých typov cukrovky, ale aj rakoviny tráviaceho traktu a hrubého čreva. Už dlhé roky pôsobím v oblasti štrukturálnej biochémie, čo je spojenie biochémie, biofyziky a počítačovej techniky. Na úrovni atómov sa usilujem zistiť, ako prebieha biologická syntéza glukánov v živej bunke obilnín, napríklad jačmeňa. A ako sa integrujú do bunkovej steny. Pokúšame sa dopodrobna objasniť mechanizmus tejto biosyntézy. Zistené poznatky možno potom využiť v rastlinnej genetike…“

Ako z citovaného vidno – kým my si len jeme, vedci ľudskú stravu skúmajú a snažia sa, aby nám nielen chutila, ale aby nám ani neškodila. Pred výskumom sú stále nové úlohy, nedá sa spať na vavrínoch, a tak po niekoľkých rokoch prichádza z Austrálie správa o ďalšom úspechu Márie Hrmovej. Tentoraz už stála na čele výskumného tímu, ktorý riešil nové problémy: Vedci skúmali mechanizmus odolnosti rastlín voči suchu a toxickým látkam v pôde. Informácia o výsledkoch vyšla najprv v prestížnom vedeckom časopise The Plant Cell (Rastlinná bunka) a redakcia ich nazvala „prelomové“, čo vo vedeckom svete naozaj veľa znamená. Potom sa o objave písalo v austrálskej a svetovej tlači, kde sa všetci dočítali, že výsledky dosiahol medzinárodný tím šestnástich vedcov z Austrálie, Nemecka a USA, a že ho viedla Mária Hrmová, bývalá vedecká pracovníčka Chemického ústavu SAV v Bratislave, ktorá teraz pracuje v Australian Centre for Plant Functional Genomics (Austrálske centrum pre funkčnú genomiku rastlín) na univerzite v Adelaide.

Austrálske centrum pre funkčnú genomiku rastlín... Foto: ARCHÍV MÁRIE HRMOVEJ
Genomika, Adelaide, Austrália Austrálske centrum pre funkčnú genomiku rastlín v Adelaide, kde pôsobí Mária Hrmová.

Učíme sa chápať rastliny

Skúsme si objasniť, v čom je podstata tohto objavu. Sama vedkyňa sa pre médiá vyjadrila: "Pohyb živín i toxínov v bunkách je nevyhnutný pre život rastliny. Je regulovaný transportnými bielkovinami, ktoré sprostredkúvajú pohyb vody a solí dnu i von z buniek. Tieto transportné bielkoviny sú umiestnené v cytoplazmatickej membráne a manipulácia s nimi je zložitá. Doteraz bolo charakterizovaných len niekoľko z nich a my doteraz nerozumieme, ako väčšina z nich pracuje.“

Vedci teda zasa viac poodhalili záhadu odolnosti rastlín, čo je cieľ výskumu. Porozumenie týmto mechanizmom má totiž zásadný význam pre ďalší rozvoj pôdohospodárstva, nielen v Austrálii, ale aj v iných oblastiach sveta. Ako sa Mária Hrmová dostala na špičku tohto výskumu? Jej osobnosť nám priblížil docent Vladimír Farkaš, ktorý (ako vtedajší vedúci oddelenia biochémie a biotechnológie sacharidov na Chemickom ústave SAV v Bratislave) kedysi s Máriou Hrmovou spolupracoval:

„Máriu alias Daču sme prijali ako asistentku na naše pracovisko hneď po tom, čo obhájila svoju kandidátsku dizertačnú prácu. Bolo to vážne dievča s dychtivým záujmom o vedeckú prácu. Svojou inteligenciou i odbornými znalosťami vysoko vynikala nad bežný priemer mladých vedeckých pracovníkov. Bola samostatná, manuálne veľmi zručná – lebo aj to potrebuje experimentátor, problémy rýchlo chápala a výsledky precízne analyzovala. Na základe inzerátu, ktorý objavila v medzinárodnom vedeckom časopise Nature, sa prihlásila do konkurzu na miesto výskumnej pracovníčky na univerzite v Melbourne a konkurz suverénne vyhrala. Pretože bola členkou môjho tímu, jej odchod znamenal aj istý škrt cez moje výskumné plány. Našťastie, neznamenalo to totálne prerušenie spolupráce: Dača využíva každú možnosť, aby vzťahy k svojmu bývalému pracovisku zachovala. Dnes už z pozície šéfky oddelenia a vedúcej viacerých projektov na univerzite v Adelaide pozýva do svojho laboratória na krátkodobé pobyty a stáže študentov a pracovníkov nášho ústavu. S Dačou máme celý rad spoločne publikovaných prác. Jej zásluhou som aj ja sám absolvoval v Adelaide trojmesačný pobyt v jej laboratóriu. Vlastne sa situácia obrátila: z podriadenej sa stala šéfka a zo šéfa podriadený. Vtedy sme však pracovali na inej problematike, ako sú transportné systémy rastlín.“

Výskumná skupina, ktorú vedie prof. Hrmová. Foto: ARCHÍV MÁRIE HRMOVEJ
výskumná skupina, austrália, Mária hrmová Výskumná skupina, ktorú vedie prof. Hrmová.

V čom je význam objavu

K najnovšiemu objavu tímu profesorky Hrmovej Vladimír Farkaš hovorí: „Obdivuhodné je, že sa jej podarilo úspešne zmanažovať taký veľký projekt, ako bol tento. Jeho hodnota bola zhruba pol milióna eur. Zložitosť projektu dokumentuje aj fakt, že sa na jeho riešení podieľalo 16 pracovníkov z piatich výskumných inštitúcií z Austrálie, Nemecka a USA. Netvrdím, že vysoké finančné krytie projektu je to podstatné pre dosiahnutie dobrého výsledku, je však kontraproduktívne, keď výška grantu pôsobí na fantáziu vedcov ako škrtiaci obojok… Objav tímu profesorky Hrmovej znamená krok k pochopeniu mechanizmov transportných procesov v rastlinách. A keď poznáme, ako nejaký proces funguje, môžeme doň aj racionálne zasiahnuť. V tomto konkrétnom prípade tak, že sa cielene zmodifikuje genóm, čiže všetky dedičné informácie, DNA rastliny tak, aby vznikalo čo najviacej transportérových bielkovín schopných viazať sodíkový ión, a tým účinnejšie pumpovať boritanové ióny von z buniek. Výsledkom budú rastliny so zvýšenou odolnosťou, poskytujúce vyššie výnosy aj na menej kvalitných pôdach.“

Cesta za veľkým snom

Docent Farkaš pripomína, že po novembri 1989 nastal citeľný exodus našich vedcov (najmä mladých a ambicióznych) do rozvinutejších krajín. „Príčin bolo viac, ale to by si zaslúžilo samostatnú diskusiu. Bohužiaľ, ešte stále platí, že ak chce vedec realizovať svoj veľký vedecký sen, mal by emigrovať. Mnohí z tých, ktorí odišli, sú pre slovenskú vedu stratení – buď prestali vo vede pôsobiť, alebo sa k Slovensku nehlásia. Sú však aj takí, ktorí nepretrhali zväzky so svojimi bývalými pracoviskami a kolegami a naďalej s nimi spolupracujú. Náš ústav opustil značný počet pracovníkov – žartom hovoríme, že by sme z nich mohli vytvoriť zahraničnú filiálku ústavu. Viacerí z nich sa presadili, či už vo vede, alebo v riadiacej činnosti. Úspechy našich odídencov nás, samozrejme, napĺňajú hrdosťou, že vychovávame kvalitných odborníkov, ale zároveň aj smútkom nad tým, že sme ich stratili. Jednou z tých, čo nám ostali verní, a k Slovensku sa hlásia, je profesorka Mária Hrmová, napriek tomu, že v Austrálii žije už 25 rokov!“

Mária Hrmová: Rada píšem priamo pri oceáne

Niekoľko otázok sme položili aj samotnej vedkyni. Zaujímalo nás, ako sa jej žije v Austrálii a či tam jedia iba samé zdravé potraviny.

Začiatkom každého pokusu boli mladé výhonky... Foto: ARCHÍV MÁRIE HRMOVEJ
Mária Hrmová, Vladimír Farkaš Začiatkom každého pokusu boli mladé výhonky jačmeňa. Profesorka Hrmová s docentom Vladimírom Farkašom na univerzite v Adelaide.

Ako ste oslávili svetové uznanie?
Oslavovali sme na balkóne pracoviska s mojimi študentmi, spolupracovníkmi a kolegami. Bolo šampanské aj čokoláda. Prišlo okolo 50–60 ľudí z nášho centra a z areálu adelaidskej univerzity. Tu pracuje asi 1200 vedcov v oblasti rastlinnej biochémie, ktorí sa snažia uplatniť svoje vedomosti v poľnohospodár­stve. Na oslave odzneli mnohé príhovory, ktoré vyzdvihli úroveň vedy v mojom tíme, význam prevratných metód a výsledkov, ktoré sme vyvinuli a získali počas tohto výskumného projektu. Tiež som dostala množstvo gratulácií cez e-mail od kolegov a študentov z celého sveta.

V tomto výskume ste stáli na čele vedeckého tímu. Čo je ľahšie – opierať sa o vedúceho, alebo byť vedúcim? Ako vlastne vyzerá práca v takomto tíme?
V počiatočných štádiách projektu sa idea zrodí v diskusiách a počas plánovania výskumu medzi kolegami v tíme. V tom čase som dostala na starosť nového študenta Yagnesha Nagarajana z Indie, ktorý absolvoval štúdium chemického inžinierstva a matematiky.  Yagnesh bol veľmi talentovaný a mal záujem o štúdium proteínových molekúl. Pokračoval vynikajúco vo výskume a postupne sme priberali ďalšie a ďalšie metódy, takže asi po troch rokoch sme mali v rukách obsiahly projekt. Podarilo sa nám objaviť nové vlastnosti rastlinného transportéra kyseliny boritej a popísať, ako funguje na molekulárnej úrovni.

Bol výskum drahý?
K vedeniu projektu patril aj finančný manažment – išlo o 0,6 milióna eur, a tak som musela veľmi presne zvažovať, kde investovať fondy a ako zabezpečiť hladký priebeh projektu.

A ťažisko vašej práce? Vyskytli sa aj prekážky?
Mojou úlohou bolo koordinovať vedeckú prácu celého tímu a tiež prispieť vlastným výskumom. Bol to psychicky náročný proces a stretla som sa s množstvom vedeckých a komunikačných problémov. Platilo pre nás pravidlo nevzdávať sa a v každom prípade nájsť riešenie. Riadim sa mottom Winstona Churchilla: „Úspech je prekonanie série neúspechov bez straty nadšenia."

Ako dlho trvá taký výskum? Vyžaduje si to trpezlivosť?
Prvky tohto výskumu siahajú do začiatku mojej vedeckej kariéry. Mala som možnosť učiť sa od špičkových vedcov na Slovensku ako profesor Lajko Drobnica, docent Vladimír Farkaš, Dr. Peter Biely a v Austrálii od profesora Geoffa Finchera. Od nich som sa naučila, ako sa stavať k problémom. Spolu s trpezlivosťou a osobnou disciplínou ma to posúvalo vpred. Dôležité je tiež vzdelanie, flexibilita a schopnosť dennodenne sa učiť nové veci.

Množstvo údajov, ktoré profesorka Hrmová skúma,... Foto: ARCHÍV MÁRIE HRMOVEJ
Mária Hrmová, obrazovky Množstvo údajov, ktoré profesorka Hrmová skúma, sleduje súčasne až na troch obrazovkách.

Čo vás najviac zaujímalo?
Vždy ma zaujímalo, ako biologické javy fungujú a čo je podstatné pre ich špecifické funkcie – ako fungujú enzýmy, transportné molekuly, faktory, ktoré viažu  DNA, atď. Chcela som vysvetliť, ako sa rastliny adaptujú na nové ekologické podmienky – v našom prípade na toxicitu kyseliny boritej. Tiež ako tieto nové vedecké objavy prakticky aplikovať a ako plánovať ďalší výskum. To mi dávalo silu napredovať a naučiť sa čo najviac. Veda sa nezastavila a takmer dennodenne sme sa čosi nové naučili. Aj sme sa možno zastavili – a museli sme hľadať riešenie. To je vo vede najviac fascinujúce, hľadať vhodné riešenie, ktoré ešte nie je dostupné. Nedávno sme mali ďalší úspech a jeden z článkov môjho tímu sa objavil na obálke časopisu Plant Molecular Biology, čo je svetové periodikum, kde rastlinní a molekulárni biochemici publikujú svoje objavy.

Skrývajú rastliny ešte veľa možností, ako ich zdokonaliť?
Sme na začiatku cesty poznávania rastlín a veľa o rastlinách na molekulárnej úrovni ešte musíme objaviť. Napríklad poznáme len tri štruktúry transportérov. Tieto molekulárne (atomárne) štruktúry sú nevyhnutné pre pochopenie, ako rastliny prijímajú výživu, ako reagujú na vonkajšie podmienky a ako sa teda adaptujú. Náš nový prístup k týmto problémom umožňuje výskum posunúť. Publikovali sme o tom článok v časopise The Plant Cell.

Ako sa vám žije v Austrálii? Za čím na Slovensku je vám smutno?
Život v Austrálii je v dennodennej praktickej realite jednoduchý. Austrália je krajina s vysokou životnou úrovňou – vďaka bohatým ložiskám rúd a nízkemu počtu obyvateľov. Tiež je tu minimálna korupcia – vďaka politickému systému. Austrália nepoznala vojny, ale nič nie je zadarmo, a tak Austrália vyžaduje vysokú zainteresovanosť svojich obyvateľov. Napríklad v oblasti vedy je veľký záujem o výskumné fondy a len tí najaktívnejší majú možnosť viesť vedecké tímy. Vo vede dnes funguje tímová práca. A čo mi chýba? V prvom rade moja európska rodina – sestra Ľubica, brat Ivan a ich rodiny. Tiež mnohí spolužiaci, priatelia a kolegovia zo škôl a práce, ale s mnohými som, našťastie, v kontakte.

Aké potraviny sa v Austrálii najviac konzumujú? Čo majú Austrálčania radi? Čo si varíte vy? Súvisí výskum aj s vaším všedným životom? Jete len zdravšie a preskúmané potraviny?
Potraviny sú tie isté ako v Európe, rozdiel bude asi v tom, že v Austrálii máme vysoký výber čerstvých potravín z oceánu, ovocia a zeleniny z tropických a subtropických plantáží a fariem. Dôraz je na rybách, rastlinných jedlách, menej je mäsových a pečených, málo je koláčových typov potravín, ktoré si pamätám z Európy. Austrália je sebestačná v produkcii a je aj vývozcom potravín. Dôraz na rastlinný výskum stále stúpa. Austrálčania holdujú grilovaniu a piknikom rôzneho druhu, obľúbené je spoločné jedenie na pláži pri oceáne alebo v parku. Máme veľa verejných elektrických grilov. Buď sa pri nich stretávajú rodiny, alebo priatelia a kolegovia z práce. Ale aj neznámi ľudia na pláži. Ja niekedy na pláži pri oceáne píšem populárne články pre noviny a nevedecké časopisy, čo je moje hobby. Niekedy ich dávam čítať okoloidúcim neznámym ľuďom. Žijem dosť jednoduchý život, zameraný na prácu a na zdravý spôsob života. Moje varenie je jednoduché, keďže jem hlavne ryby a zeleninu. V Adelaide máme obrovský trh s čerstvými potravinami po celý týždeň, kde často nakupujem. Niekedy len pozorujem, aký máme neuveriteľný výber! Občas tiež experimentujem s novými druhmi ovocia a zeleniny, ktoré plantážnici prinesú na predaj; som fascinovaná ich farbami a tvarmi.

© Autorské práva vyhradené

3 debata chyba
Viac na túto tému: #výskum #vedkyňa #rastliny #Mária Hrmová