Díky globálnímu oteplování by na Sibiři mohly růst sekvoje obrovské
Mezinárodní skupina vědců vedená Konstantinem Krutovským, profesorem na univerzitě v Göttingenu a Sibiřské federální univerzitě, experimentálně studuje genom a přepis jednoho z nejstarších stromů na naší planetě – sekvoje – a jeho schopnost přizpůsobit se klimatické podmínky moderní západní Evropy. Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním mezinárodním časopise Springer Nature. Uvádí se, že na práci se podíleli bioinformatičtí specialisté Sibiřské federální univerzity.
Sekvoje již rostou v některých teplých a vlhkých oblastech Evropy a díky globálnímu oteplování jsou takové oblasti stále častější. Navzdory tomu sekvoje pravidelně trpí teplotami pod nulou a cílem tohoto projektu, financovaného německým Spolkovým ministerstvem výživy a zemědělství, je vybrat klony sekvoje odolné vůči chladu a studovat genetické mechanismy jejich odolnosti.
Tyto stromy patří do jedinečného rodu Sequoia, který se skládá z jediného druhu, Sequoia sempervirens, který vznikl asi před 300 miliony let a vzkvétal v době dinosaurů. Tyto stromy jsou gigantické jako staří ještěři, ale na rozdíl od nich přežívající a zachované dodnes v téměř nezměněné podobě, jsou živými fosiliemi, které kdysi zabíraly rozsáhlá území. Sekvoje drží několik biologických rekordů – jsou jedním z největších (váží přes 1 tisíc tun), vysokých (přes 100 m) a dlouhověkých (přes 2 tisíce let) organismů.
Podle autorů studie sekvojovec rychle roste, má kvalitní dřevo a má unikátní adaptační vlastnosti – má silnou kůru, která strom spolehlivě chrání před požáry, a vysokou schopnost vegetativního růstu (nové stromy rostou z kořenů a pařezy pokácených, padlých a mrtvých stromů) . Sekvojovec je navíc schopen klonálního množení, což usnadňuje množení genotypů sekvojí a klonů, které jsou cenné z hlediska lesnického průmyslu. Jehlice „živé fosílie“ jsou schopny kondenzovat vlhkost v mlhavých ranních a nočních hodinách a dokonce ji absorbovat ze vzduchu, což pomáhá sekvojím přežít v suchu. Tento strom lze nazvat ideálním pro dřevařský průmysl, ne-li pro jednu nuanci – teplo a vlhkost milující povahu sekvoje! Právě tyto vlastnosti dosud bránily rozsáhlému šíření plantáží mimo přirozené prostředí stromu – tichomořské pobřeží Spojených států.
„Sekvoje je nejúžasnější strom na zemi. Pokud jste někdy navštívili nedotčené lesy nacházející se v úzkém pruhu podél severního pobřeží Kalifornie, kde tito pohádkoví obři rostou, nikdy nezapomenete na kouzelný pocit z toho, co jste viděli. Po přesídlení do Německa v roce 2012 mě překvapilo, že jsem se zde se sekvojemi setkal nejen v arboretech. Proč se tento strom v některých oblastech Německa cítí pohodlně a roste i na otevřeném prostranství? Zimy jsou v této zemi ostatně docela chladné. Tak vznikl nápad studovat genetické mechanismy adaptace sekvojí na těžší životní podmínky. Projekt podpořilo německé spolkové ministerstvo zemědělství, které se zajímalo o plantážní pěstování sekvoje v západní Evropě pro potřeby lesnického průmyslu,“ uvedla. Konstantin Krutovský.
Aby vědci otestovali možnost adaptace sekvoje na drsnější životní podmínky než v Kalifornii, provedli vědci experiment s jejím pěstováním v laboratorních klimatických komorách, které v některých oblastech Německa simulují teplotu, světlo a vlhkost v zimě. Experiment ukázal, že je možné vybrat speciální mrazuvzdorné genotypy sekvojí, které jsou perspektivní pro pěstování v Evropě.
„Provedením sekvenování totální RNA jsme studovali diferenciální expresi (přeměnu dědičné informace na RNA a poté na protein) genů různých klonů sekvoje pod vlivem nízkých teplot pomocí automatických programovatelných klimatických komor, ve kterých lze regulovat teplotu, světlo a vlhkost. kontrolované. Byla to imitace zimních podmínek v Německu,“ pokračoval vědec.
Vědci dokončili kritický úkol získání referenčního transkriptomu sekvoje – sestavili jej ze stovek milionů sekvenovaných fragmentů RNA a funkční anotace.
„Vzhledem k velikosti a složitosti transkriptomu sekvojovce hexaploidního, jehož genom se během evoluce šestinásobně zvětšil, jde o kolosální bioinformatický úkol, který lze vyřešit pouze pomocí superpočítače. V SFU High Performance Computing Center pod vedením Dmitrije Kuzmina, vedoucího katedry High Performance Computing, se nám podařilo sestavit transkriptom více než 600 tisíc unikátních transkriptů, představujících celogenomovou analýzu exprese několika stovek tisíc sekvojových genů, a přispěl tak k mezinárodnímu výzkumu,“ poznamenal spoluautor publikace, zaměstnanec centra Vadim Šarov.
Experiment podle odborníků ukázal, že kvůli globálnímu oteplování by se stále více oblastí v Evropě a možná i v Rusku mohlo stát vhodnými pro pěstování sekvojovců, zvláště pokud se podaří vybrat mrazuvzdorné klony.
„Riskuji, že udělám malou vědeckou předpověď. Pokud dojde k oteplování klimatu, jak předpovídají moderní klimatologové a odborníci na lesní průmysl, možná jednoho dne uvidíme reliktní sekvoje dokonce i na Sibiři. Na základě dat, která máme k dispozici, mohou genetici dobře vybrat vhodné klony sekvojí, které budou schopny docela úspěšně přežít v podmínkách měknutí sibiřské zimy a horkého léta,“ uzavřel. Konstantin Krutovský.
