Na hmyz můžete jít i v rukavičkách, pokud využijete "slabostí přírody"

Humboldtova nadace podpořila špičkovými přístroji náš biologický výzkum

Na hmyz můžete jít i v rukavičkách, pokud využijete "slabostí přírody"

* Integrovaná ochrana rostlin představuje postup využívající všechny ekonomicky, ekologicky a toxikologicky přijatelné metody pro udržení škůdce pod hladinou škodlivosti s přednostním záměrným využitím přirozených omezujících faktorů. Tato definice v podstatě sděluje, že se vědci snaží při regulaci škůdců omezit újmy na životním prostředí a co nejlépe využít přírodních zdrojů, jako jsou semiochemikálie, tedy látky sloužící k přenosu informací mezi organismy, například známé feromony či protipožerové látky.
Se svými sty vědeckými pracovníky a doktorandy je ústav organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky největším chemickým výzkumným pracovištěm u nás. Vznikl v roce 1960 rozdělením Chemického ústavu Československé akademie věd. Kromě probíhajícího základního výzkumu nyní díky svým metodám a jedinečnosti vybavení zastává úlohu referenční laboratoře a poskytuje expertní posudky a odborné konzultace.
Velké sbírky vzácných sloučenin - steroidů, přírodních látek, heterocyklů, cukrů či nukleotidů - zajímají akademické i průmyslové instituce. Dobré technické zázemí zde umožňuje konstruovat a v malých sériích vyrábět složité přístroje, jako syntetizátory peptidů, míchadla, jímače frakcí nebo výrobu skleněných součástí.
Nyní se ústav soustřeďuje především na dva hlavní směry. Medicinální chemie se zaměřuje na chemoterapii závažných onemocnění pomocí antimetabolitů, analog hormonů, protirakovinných a protivirových preparátů a zabývá se vývojem nových typů účinných látek stejně jako teorií dějů probíhajících v normálních i nemocných organismech. Druhý směr chemie vztahů mezi živými objekty v přírodě vychází z chemie přírodních látek a snaží se komunikaci mezi organismy ovlivňovat. K průniku do těchto složitých dějů se museli spojit analytičtí a syntetičtí chemici, biochemici a botanici i entomologové.

K úspěšné syntéze vedou stovky pokusů

"Studujeme vysoce specifické látky a k tomu, abychom hmyz napadli, využíváme slabosti přírody. Látka ale hmyz nezahubí, jen ovlivní jeho vývoj a nedovolí, aby se rozmnožoval," říká Ing. Zdeněk Wimmer, vedoucí laboratoře hmyzích látek. "Hledáme rozumné alternativy ke klasickým insekticidům, například DDT, které jsou obecně toxické, a to i pro teplokrevné živočichy."
Integrovaný přístup ovšem vyžaduje široké znalosti. Především je nutné znát, jaký druh hmyzu se na poli vyskytuje a jaké aktivní látky na něj působí přesnou dobu jeho výskytu, aby se pak přípravek mohl aplikovat jen tehdy a je nutné znát všechna ekologická rizika, aby se zároveň se škůdcem nevyhubil i jiný užitečný hmyz.
"Proto je vývoj těchto látek drahý," pokračuje Ing. Z. Wimmer. "Abychom našli jednu úspěšnou, musíme jich syntetizovat desítky a stovky, přičemž postup k zavedení do výroby trvá pět až sedm let a lze jej vyčíslit na 100 miliónů německých marek."
Tyto náklady si ovšem ústav nemůže dovolit. "Finanční podpora státu je naprosto nedostatečná," poukazuje ředitel ústavu RNDr. Antonín Holý. "Vystačí ani ne na samotný provoz ústavu, nikoli na pořízení nákladných přístrojů."
Proto ocenil nejen dar Humboldtovy nadace, ale také její dlouhodobou podporu výměny stážistů mezi námi a Německem. Většina mladých vědců totiž absolvuje zahraniční stáže ve Spojených státech, ale pro velkou vzdálenost se pak kontakty udržují jen obtížně. Pracoviště v Německu se nacházejí poměrně blízko, takže úzká spolupráce nepředstavuje problém - například univerzita v Bayreuthu je blíž než univerzita v Brně.
A. Holý by rovněž uvítal německé stážisty u nás, ale tato možnost zřejmě v zahraničí ještě není dostatečně známá. Pokud by vědce odrazovala výše platů, má Humboldtova nadace možnost je dorovnat na úroveň obvyklou v Německu.

Význam opticky aktivní formy sloučenin

Jedním z našich vědců, kteří v roce 1996 obdrželi prestižní Humboldtovo stipendium, je RNDr. Martin Rejzek. Ve skupině profesora Wolfganga Kreisera se na univerzitě v Dortmundu zabýval asymetrickou syntézou. Většina biologicky aktivních sloučenin se totiž v přírodě vyskytuje v opticky aktivní formě, která otáčí rovinu polarizovaného světla buď napravo nebo nalevo.

Cenné přístrojové dary podporují naši vědu

Asymetrická syntéza je jednou z cest, jak tyto opticky aktivní sloučeniny připravovat. Běžné syntetické metody vedou jen ke směsi obou možných forem: biologicky aktivní složky i složky, která žádnou biologickou aktivitu nevykazuje a je tudíž nežádoucí.
Po návratu RNDr. M. Rejzka se Humboldtova nadace rozhodla podpořit jeho další vědeckou práci zakoupením dvou nezbytných přístrojů. Prvním je počítačový systém určený jako špičkové grafické pracoviště s vysocerozlišujícím monitorem Nokia a výkonným grafickým subsystémem Matrox, který bude s programovýnm balíkem Hyperchem využíván k molekulárnímu modelování biologicky aktivních látek. "Počítač umožňuje snadnou práci s databázemi, které využívají organičtí chemici," říká RNDr. M. Rejzek. "Umožní rychlou orientaci dříve, než začneme látky syntetizovat. Co se dozvíme z literatury a databází, to nám potom ulehčí práci."
Velká paměť (64 MB RAM) a vysoká rychlost počítače (Pentium MMX 233 MHz) umožní pohodlnou práci při přípravě publikací a grafické prezentaci. (Existují i kamery, které obrázek na obrazovce elektronicky přetáhnou na film, ze kterého se vytvoří diapozitiv.) Tisknout lze na blány či jiná média. Počítač je připojen na lokální síť Novell a Internet.
Druhým darem Humboldtovy nadace je stereoskopický mikroskop SV 11 firmy Carl Zeiss Jena vybavený objektivem s proměnnou ohniskovou vzdáleností 1 : 11, zdrojem studeného světla KL 1500 a fotografickým přístrojem MC 80 DX. Studují se zde především biologické objekty, jako hmyz, které jsou trojrozměrné, a proto je nutná velká hloubka ostrosti.
"Pokud chceme vytvořit fotografii hmyzu, zapojíme mikropočítač, přepneme proud světla, který prochází okulárem do fotoaparátu, a mikropočítač přímo změří expozici," popisuje postup RNDr. M. Rejzek. "Mikroskop je přesně sestavený pro naše potřeby. Předtím jsme žádný neměli. Nyní můžeme prezentovat naše výsledky na konferencích a v publikacích pomocí diapozitivů a fotografií."
Mikroskop bude samozřejmě využíván především k vyhodnocování účinků nových biologicky aktivních sloučenin na hmyz v různých vývojových stadiích, což bude rozhodovat při posuzování látky pro praktickou ochranu zemědělské produkce.

Citlivý problém mšic

Látky imitující účinek hmyzích juvenilních hormonů - juvenoidy - se již v integrované ochraně zemědělské produkce proti hmyzím škůdcům uplatnily. Nyní v laboratoři hmyzích látek pracují na juvenogenech, což jsou komplexní molekuly, jejichž jednou částí je biologicky aktivní složka, druhou cukerná složka, například glukóza, která mění fyzikálně chemické vlastnosti látky, především rozpustnost.
Tyto molekuly se mohou dostat do rostlinných tkání, ze kterých je hmyz, třeba mšice, odsaje a enzymatický systém uvnitř zažívacího traktu jej opět rozloží na neaktivní cukernou složku a na vlastní biologicky aktivní látku.
Mšice jsou vůbec choulostivý problém, těžko se zasahují klasickým insekticidem, protože si vyvinuly velice dobrý ochranný systém.
"Naše myšlenka spočívala v tom, že do jejich vlastní potravy vpravíme juvenogen, který se rostlinnými mízami dostane až ke hmyzu. Jeden miligram látky třeba rozpustíme v jednom litru vody a aplikujeme ke kořenům fazolí. Mšice nasaje spolu s vodou z rostliny a nebude pak schopná reprodukce a dalšího přijímání potravy, takže se kontrola populace úspěšně uzavře," říká RNDr. M. Rejzek a uzvírá: "To je ovšem doposud náš sen. Ale už jsme v něm pokročili poměrně daleko."
Šárka Speváková
"Pokud chceme vytvořit fotografii hmyzu, mikropočítač přímo změří expozici potřebnou pro fotoaparát," říká RNDr. Martin Rejzek o práci nového mikroskopu.
Kulturní atašé německého velvyslanectví Lorenz Barth předává dar Humboldtovy nadace RNDr. Martinu Rejzkovi
Příklad fotografie pořízené darovaným stereoskopickým mikroskopem, která zachycuje brouka z čeledi tesaříkovitých.