VĚDA: Krisprování a Fukušima

aneb Vyhánění čerta ďáblem?

Říjen 1990. Účastníkům mezinárodní vědecké konference v Kyjevě je pro volný půlden nabídnuto několik variant kulturně-vzdělávacích programů. Projížďka po Dněpru, návštěva Kyjevsko-pečerské lavry a …exkurse do Zóny. Tedy pro veřejnost jinak uzavřeného území na řece Pripjať. Do Černobylu.

Odvážných či možná nerozvážných „účastníků zájezdu“ jsou tak dvě desítky. Nedostali jsme ochranné oděvy – jen osobní dozimetry. S příkazem je na konci vrátit.

Čtyři roky po havárii je zničený reaktor již uschován v sarkofágu a přístup chráněn nevysokou zdí s ostnatým drátem. Můžeme se fotografovat tak dvě desítky metrů od něj. Nenapadlo mne vzít si s sebou fotoaparát na tak střežené místo, mého kyjevského kolegu ale ano. Fotku ale stejně nemám – později mi napsal, že „…fotopljonka zčornala“.

Jeden z bloků však stále ještě pracuje. Vyrábí nejen elektřinu, ale také teplou vodu, která ohřívá skleníky produkující zeleninu pro Kyjev. Přehrada je bohatá rybami, coby hlavním krmivem pro přilehlé kožešinové chovy. Kožky kontrolovaném Geigerovými čítači jsou tříděny do dvou skupin: ty netikající se vyvážejí do zahraničí, z těch přijatelně tikajících se šije pro doma – tehdy ještě celý Sovětský svaz.

Rostlinní mutanti se změněným fenotypem rostou ve sklenících i kolem nich – a je jich překvapivě málo. Jejich produkci na léta dopředu však zajistí radioaktivní spad na lesní, luční, polní půdu…

Nukleární havárie moderní doby totiž neznamenají jen bezprostřední zdravotní ohrožení nejrůznějších živých organizmů. Jejich průvodním jevem je nezřídka masivní kontaminace zemědělské půdy a tím i plodin na ní pěstovaných. Poškození fukušimského jaderného komplexu před šesti lety mimo jiné vedlo k rozsáhlé kontaminaci japonských rýžových polí radioaktivními isotopy cesia (Cs). Odhady se blíží až polovině jejich rozlohy, na níž byla prokázána jednak zvýšená přítomnost ¹³⁴Cs (s poločasem rozpadu dva roky) i daleko stabilnějšího ¹³⁷Cs (poločas rozpadu třicet let).

Oba tyto isotopy jsou rostlinou přijímány kořeny i listy. Příjem je do značné míry aktivní – cesium ke svému vstupu do rostliny využívá specifické transportéry pro draslík, tedy jeden z klíčových biogenních prvků. Cesium rostlina nepotřebuje, naopak. Jeho vyšší půdní koncentrace, tedy nad mM hladinu, jsou pro ni toxické.

Jak problém řešit? Technicky nejprostší by byla skrývka kontaminované půdy – takto se před více než třiceti lety radioaktivní kontaminace řešila v Černobylu. Zem ovšem nebylo moc kam odvážet, tak se prostě „obracela vzhůru nohama“. V okolí Fukušimy bylo cesiové znečištění nesrovnatelně menší, maximálně do hloubky pěti cm. I tak by totální skrývka představovala obrovský problém, použila se jen místy.

Další alternativou bylo intenzivně zásobit pozemky draselnými hnojivy . Koncentrační kompetice by sice výrazně zbrzdila příjem cesia, ale nepochybně měla i nežádoucí vedlejší účinky na celý ekosystém.

Blokovat celkově příjem obou prvků nějakými inhibitory by samozřejmě znamenalo zásadně narušit příslušný základní metabolismus tamních pěstovaných plodin – zejména rýže, ale také hrachu, tabáku, kukuřice…

Mezinárodní vědecký tým odborníků ze Španělska, Francie i Japonska vsadil na strategii „biotechnologickou“. Na jejím počátku bylo pečlivé studium různých rostlinných K-transportérů, zejména z tzv. rodiny HAK/KUP/KT. Byly izolovány je kodující geny a sledována jejich exprese v odlišných, „heterologních“ živých modelech: bakteriích, kvasinkách či dokonce žabích vajíčkách.

Dalším krokem byla snaha o získání různě mutantních forem těchto transportérů - a sledování jejich přenašečové účinnosti. Tak byl posléze jako klíčový činitel, zodpovědný za nežádoucí vstup cesia, identifikován transportér s označením OsHAK 1 (Os = Oryza sativa = rýže setá).

Cílem se tedy stalo funkční vyřazení tohoto transportéru. K tomu byla úspěšně použita technika genově editační technika CRISPR-Cas.

Získaní oshak 1 regeneranti byli poté pěstování ve fukušimské zemině, vysoce kontaminované ¹³⁷Cs. Výsledky potvrdily nejen podstatně nižší celkový příjem radioaktivního cesia oproti kontrolám, ale také snížení jeho dalšího transportu vnitřního. Tedy z kořenů do nadzemních částí, biomasy stébel, listí a hlavně zrn.

Moderní molekulární techniky stále ještě nejsou a možná hned tak nebudou přijímány laickou, resp. spotřebitelskou veřejností s nějakým nadšením. Spíše naopak. Ale mohou se stát mimo jiné účinným nástrojem nápravy jiných chyb či nebezpečí provázejících technologický pokrok lidstva přeplněné planety.

Propustka do černobylské Zóny 1990

Skladiště pytlů s kontaminovanou fukušimskou půdou 2012