Auxinová maxima a jiné životní gradienty

MARINA HUŽVÁROVÁ

„Věda mi dává pocit svobody,“ říká prof. RNDr. Eva Zažímalová, CSc., mezinárodně uznávaná vědkyně, jež svou pozornost upřela na rostlinné hormony neboli regulátory růstu auxiny, jejich metabolismus, transport a signální dráhy. Svou vědeckou dráhu spojila s Ústavem experimentální botaniky AV ČR. Když se pro roky 2007–2012 stala jeho ředitelkou, napřela veškeré úsilí, aby se „místně roztříštěné“ pracoviště soustředilo převážně do areálu Akademie věd v Praze-Lysolajích. V současnosti ji najdete ve „staré“ budově, kde vede Laboratoř hormonálních regulací u rostlin, od letoška je navíc členkou Akademické rady AV ČR, přednáší studentům na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy a Jihočeské univerzity a mj. také zasedá v Redakční radě Akademického bulletinu.

Prof. Eva Zažímalová
Foto: Hana Rysová, Archiv Akademického bulletinu

Pod pojmem „pocit svobody“ si každý člověk představuje něco úplně jiného. V čem konkrétně svobodu nalézáte vy?
Nedokážu si představit, že bych chodila někam, kde by byla striktně daná pracovní náplň a pracovní doba, i když s tou bych se asi srovnala. Přestože vědec své práci obětuje hodně ze soukromého života, má mnohem méně času na rodinu a na děti, než by si přál, a omezí své koníčky, věda mu umožňuje pohybovat se v prostředí lidí, kteří smýšlejí podobně – alespoň v přírodních vědách. Má možnost pracovat na tom, co ho zajímá, co ho přitahuje, v čem vidí smysl. Práce mu pomáhá naplnit zvědavost a invenci. Dovedu si představit, že bych více učila a věnovala se studentům, ale určitě bych nemohla opustit výzkumnou práci.

Když jste byla v r. 2007 zvolena do vedení ústavu, přece jen jste musela vědu trochu upozadit. ­Nechyběla vám?
To určitě ano. Vedení ústavu vyplynulo z okolností, nebylo nikdy mým cílem. Naopak vedení týmu konkrétních lidí se mi líbilo vždy, protože se vztahovalo ke konkrétní práci. První půlrok v pozici ředitelky jsem těžce bojovala s pocitem dluhu vůči spolupracovníkům nejen v ústavu, ale i vůči zahraničním kolegům, s nimiž jsem měla rozpracované projekty.
Poté, kdy jsem byla jmenovaná ředitelkou Ústavu experimentální botaniky, přestala jsem trávit většinu času v laboratoři. Ocitla jsem se v ředitelně nad papíry a těžce jsem hledala motivaci. V té době experimentálním botanikům značně ztěžovala spolupráci a velmi prodražovala chod ústavu skutečnost, že měl pražské laboratoře na pěti místech, mimo „starou“ lysolajskou budovu ve dvou různých objektech na Hanspaulce – na Karlovce a Pernikářce, dále v Ruzyni a v Krči, kde však laboratoř zůstává i nadá­le. Vedle toho pracují další dvě laboratoře v Olomouci. Rozhodla jsem se tedy, že udělám vše pro to, aby se pražská pracoviště soustředila do ­nové budovy v areálu lysolajských akademických ústavů. A začal kolotoč plánování, přesvědčování, výběrových řízení, hlídání stavby a starostí o peníze, a to přesně v době, kdy nastávala krize financování Akademie. Nakonec byla nová budova ústavu uvedena do provozu v roce 2012. Počet pražských pracovišť pro experimentální botaniky se snížil z pěti na dvě a spolupracovníci tak mohou daleko lépe vzájemně komunikovat, mohou sdílet drahé přístroje a prostory na pěstování rostlin i experimentální rostliny samotné.
Když se dívám zpětně na své ředitelování, říkám si, že jsem ho naplnila rozumným způsobem a nelituji ani na vteřinu.

Start do ředitelování vám rovněž zkomplikovalo ne úplně dobré hodnocení ústavu.
Ano i ne. U všech hodnocení záleží na tom, jak jsou stanovena kritéria a jak se podle nich hodnotitelé chovají. Při tehdejším mezihodnocení byl náš ústav klasifikován v relaci k ostatním neúměrně tvrdě, což jsem považovala za nespravedlivé. Nakonec Akademická rada přehodnotila výsledek hodnocení pro náš ústav, a pokud si dobře pamatuji i pro jeden z výzkumných záměrů Ústavu pro jazyk český – dali nám tu nejvyšší známku, což byla pro všechny vědecké pracovníky ústavu velká satisfakce.
Při druhém hodnocení byla kritéria jasně stanovena, ústav nebyl hodnocen jako celek, ale na úrovni jednotlivých týmů. Pak se podle ne zcela průhledných pravidel vyhodnotila známka pro ústav jako celek a byli jsme v nejlepší kategorii, jenže se přehodnocovalo, kritéria se změnila a spadli jsme do kategorie, v níž skončilo nejvíc ústavů Akademie. Hodně kolegů mi to mělo za zlé. Také jsem nepovažovala za správné, že určité věci byly dořešeny až ex post. Při pohledu na relativní klasifikaci jednotlivých týmů je to jinak. Vztahy mezi kvalitou týmů, jak je hodnotitelé nastavili, podle mého názoru ve většině případů odrážejí jejich vědeckou výkonnost. Jenže bohužel nebylo dosaženo úplně shodného přístupu k hodnocení ve všech ústavech.

Foto: Jan Petrášek, Archiv ÚEB AV ČR
Apikální háček huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana). Intenzita modrého zbarvení na snímku vlevo odráží aktivitu genů, které jsou součástí odpovědi buněk na lokální hladinu auxinu. Vpravo: zelený signál na plasmatické membráně buněk odpovídá přítomnosti transportérů auxinu AUX1, které přenášejí auxin do buněk. Šipky označují místa intenzivní odpovědi buněk na auxin a současně oblast velkého výskytu transportérů AUX1.

Loni jste se vrátila do své laboratoře, kde úspěšně pokračujete v odhalování tajemství auxinu. Objevili jste, že auxin jako jeden z hlavních regulátorů vývoje rostlin může řídit svůj vlastní export z buněk a transport v mezibuněčném prostoru. Znamená to laicky, že když je ošklivo, auxin zavelí listům, aby nerostly, a když je zase hezky, opět nabudí jejich aktivitu?
Hodně zjednodušeně a obrazně by se to takto říci dalo. V současnosti se vedou terminologické spory o tom, co vlastně auxin je a co jsou ostatní tzv. rostlinné hormony. Koncept rostlinných hormonů totiž vznikl již před několika desítkami let v analogii k živočišným organismům. Rostlina ale není zelený živočich a musí svůj, ve většině případů přisedlý, život přizpůsobit podmínkám jednoho konkrétního místa, ze kterého nemůže utéci.
Rostliny jsou autotrofní, potravu si dovedou vyrobit zjednodušeně řečeno ze slunečního záření a z kysličníku uhličitého, takže v tomto smyslu nejsou závislé na jiném zdroji obživy. Jejich hlavním problémem jsou měnící se podmínky na jednom stanovišti (sucho, déšť, světlo, zima apod.). Přitom jsou rostliny základem života na Zemi; slouží jako potrava heterotrofním organismům, buď přímo býložravcům, nebo nepřímo masožravcům, a také produkují kyslík. V těchto dvou základních věcech jsou rostliny absolutně nezastupitelné, ať už si „pyšní“ lidé říkají, co chtějí.

Nakolik tedy v tomto rostlinném přizpůsobování figurují auxiny?
Tím, že se musí srovnat s daleko větším spektrem různých životních podmínek, mají rostliny ve srovnání s živočišnými organismy daleko propracovanější systém regulací a vnitřní koordinace. Zatímco živočich na nepříznivé podmínky reaguje změnou chování, tedy behaviorálně – uteče, schová se, uloží se k zimnímu spánku apod., rostliny reagují změnou růstu. Když ke keři někde na pastvině přijde býložravec a kus ho ukousne, má keř schopnost vyrazit nové větve, nové listy, tzn. nové orgány. Vyšší živočichové tuto schopnost dávno ztratili, tvorba orgánů – organogeneze – je ukončena v momentě, kdy se malý živočich narodí. U rostliny organogeneze ukončena v embryonálním vývoji není, probíhá až do její smrti jako jeden z mechanismů vyrovnávání se s vnějšími podmínkami. Tady se dostáváme k fytohormonům, čili rostlinným růstovým regulátorům; v případě auxinů jim můžeme za určitých okolností říkat i morfogeny.
Obecně jsou auxiny nízkomolekulární signální látky, které zprostředkovávají koordinaci vývoje konkrétní rostliny v kontextu jejího okolí. Rostlina má předem geneticky daný vývojový program, ale na rozdíl od živočichů je konzultován s okolním prostředím, k čemuž mj. slouží právě signální látky. Jak bylo naznačeno již v otázce: prostřednictvím rostlinných hormonů si rost­lina „zařídí“, že se například v zimě nevytvoří listy nebo že se v horku otočí tak, aby na ně sluníčko tolik nedopadalo. Za to všechno mohou právě fytohormony.

V čem mají auxiny výsadní postavení?
Na rozdíl od ostatních malých signálních látek nebo fytohormonů jsou auxiny předmětem fenoménu, kterému se říká polární transport. Ten probíhá úplně celou rost­linou od vrcholu ke špičce kořene a obráceně. Podílí se na tom složitá molekulární a fyziologicko-anatomická mašinérie a to, čím se zabýváme my, je jenom jeden malý výsek. Snažili jsme se soustředit na buněčnou a podbuněčnou úroveň, na konkrétní molekuly, bílkoviny, které jsou schopny jednotlivé molekuly auxinu přenášet přes membrány. Ať už membránu plazmatickou, která odděluje buňku od okolního prostředí, nebo vnitrobuněčné membrány. Přenos auxinu přes plazmatickou membránu je velmi důležitý. Z důvodů fyzikálně-chemických vlastností jsou totiž molekuly auxinu tím, co rozhoduje o kvantitě a rychlosti přenosu mezi buňkou a mezibuněčným prostorem a poté mezi mezibuněčným prostorem a další buňkou, právě ty bílkoviny, které přenášejí auxin ven z buňky. Jsou to tedy přenašeče auxinu z buňky, které mají základní úlohu v tom, kolik auxinu se přenese z buňky ven a jakým směrem.

Množství přeneseného auxinu tedy ovlivňuje třeba zrychlení růstu? Jak to funguje?
Ano, auxin v celé rostlině nemá stejnou koncentraci. Vytváří tzv. auxinové gradienty neboli auxinová maxima a vytváření této nerovnoměrné koncentrace auxinu v rostlině vlastně znamená, že signální látka je nerovnoměrně distribuována k tzv. signálním kaskádám. Ty pak vedou k výslednému biochemickému a následně fyziologickému efektu – ať už je to dělení buněk nebo růst. Celá mašinerie transportu auxinu v rostlině spolupomáhá vytvářet auxinové gradienty, respektive jeho nerovnoměrnou distribuci, která je pak k dis­pozici pro signální dráhy, a ty pak vedou k finálnímu efektu. Aby celý proces mohl probíhat, přistupují k němu ještě metabolické procesy, tedy biosyntéza ­auxinu a naopak jeho degradace, které pochopitelně také přispívají k tvorbě auxinových maxim. To jsou ale zpravidla procesy pomalejší a mají menší kapacitu než ty transportní.
Je to pro rostlinu tak důležité, že celý proces trans­portu auxinu a vytváření auxinových maxim má mnoho stupňů regulace. Jeden z jejích stupňů obstarává auxin sám jakousi zpětnou vazbou. Když je auxinu hodně, jeho přenašeče, které jsou na plazmatické membráně, tam zůstanou „sedět“. Normálně zde nejsou staticky umístěné, ale neustále se pohybují mezi plazmatickou membránou a vnitřkem buňky, tzv. endosomy. Dynamický pohyb přenašečů má mnoho důvodů; jedním z nich je, že jde o jeden ze stupňů regulace, kolik auxinu se přenese přes membránu. Když je přenašeč vevnitř v buňce, auxin ven z buňky přenést nemůže. Když tedy auxin zamezí zpětnému přenosu svých přenašečů dovnitř do buňky, zajistí, že přenašečů je víc na membráně, což znamená, že víc auxinu se z buňky dostane ven. Tento proces je velmi důležitý, protože je to téměř okamžitá zpětná vazba, která pomáhá regulovat vnitrobuněčné hladiny auxinu. Auxin však nereguluje dynamiku mezi plazmatickou membránou a vnitřkem buňky jen pro auxinové transportéry, ale i pro další proteiny, např. pro určitou část populace protonových pump nebo pro proteiny, které zajišťují přenos vody přes membránu. Dosah auxinu v tomto smyslu, tzv. inhibice endocytózy, je tedy mnohem obecnější.

Foto: Milada Čovanová
Skupinové foto z „laboratorního výletu“ do Krkonoš, kterého se zúčastnili členové Laboratoře hormonálních regulací u rostlin, včetně některých rodinných příslušníků, zleva: Martin Čovan, Milada Čovanová, Daniela Seifertová, Petr Klíma, Eva Zažímalová, Jan Petrášek (vzadu), Elke Barbez z Gentu z laboratoře Jiřího Frimla (tehdy v Česku na stáži), Sibu Simon, Silvia Gajdošová, Elisabeth Simon, Petr Skůpa, Katka Schwarzerová (manželka Jana Petráška).

Na této práci spolupracujete s kolegy ze zahraničí, mezi nimi je i jeden z nejvýznamnějších rost­linných biologů, profesor Jiří Friml. Jakým způsobem si práci na auxinech rozdělujete?
S Jiřím jsme začali spolupracovat za poměrně ku-riózních okolností. V laboratoři pořádáme „Journal club“ – povídání o konkrétních publikacích. Na začátku tohoto století mu vyšla jedna práce v časopise Nature. Jenže naše výsledky zčásti neodpovídaly interpretaci Frimlovy skupiny. Jedna ze studentek chtěla onu práci vzít na Journal club, a protože k plánovaným článkům vždy předem zveřejňujeme na webových stránkách laboratoře anotace, napsala pár dost kritických řádek. V té době působil Jiří Friml v Německu a hledal spolupráci s někým v rodném Česku, přičemž narazil na kritický ohlas na webu. Laboratoř ÚEB zkontaktoval, sešli jsme se a vyměnili si názory, místy i dost ostře…

Je běžné, aby se vědci hádali nad rostlinnými hormony?
Ano, ale většinou v dobrém. Bývá to tak, že když člověk pracuje, podvědomě má pocit, že interpretace, která ho napadla a kterou si zdůvodnil, je jediná správná. Vždy je ale dobré vidět problém z jiného úhlu. A to byl tento případ. Uvědomili jsme si, že Jiří hodně pracuje na modelu huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) a my jsme se naopak drželi klasického modelu buněčné kultury tabáku. Jiřímu to umožňovalo pracovat na úrovni molekulární genetiky a vývojové biologie a my jsme pracovali na úrovni cytologické, biochemické a řekněme molekulárně-fyziologické. Postupem času jsme dospěli k vzájemně výhodné spolupráci, kde naše experimentální znalosti a schopnosti a nakonec i experimentální modely byly vzájemně komplementární. Několikrát ročně se vídáme a mluvíme nejen o vědě, spolupráce přerostla do osobního přátelství i mezi našimi rodinami. Jsem za to vděčná, protože si myslím, že Jiří je jedna z naprosto výjimečných osobností současné vědy, minimálně vědy rostlinné. Také Jiřího manželka Eva má vynikající vědecké renomé, ovšem je známa pod dívčím jménem Benková.

Vraťme se do vašich dívčích let. Ovlivnilo vás, že jste vyrůstala v rodině významného biochemika? Podědila jste vědu jako životní poslání?
Do určité míry ano. Můj tatínek, Otakar Mikeš, byl jednou z osobností stojících u zrodu ­Ústavu organické chemie a biochemie – přišel s týmem profesora Františka Šorma z Vysoké školy chemicko-technologické. Tatínek mě vedl k přírodním vědám, sotva jsem uměla číst a psát. Asi ve druhé třídě zavedl večerní povídání o fyzice, astronomii, chemii nebo biologii. Byl velmi metodický, přinesl velký černý sešit A4, ještě ho mám doma schovaný, a musela jsem si ho krasopisně nadepsat Poznámky z různých vědních odvětví. Také přísným zrakem dohlížel, abych ve škole byla vždy premiantkou.

Ještě jsem pořádně neznala pravopis, dosvědčuje vyškrábané y přepsané na měkké i ve slově odvětví na obálce sešitu, kam jsem si od svých asi osmi let zapisovala poznámky, když tatínek vyprávěl o všem možném: o vzniku vesmíru, jaké jsou typy hvězd, o Archimédově zákonu…

Ovšem otec se v roce 1968 velmi angažoval ve Svazu vědeckých pracovníků a matka pracovala v Celo­akademickém výboru odborových svazů, tudíž jsme v dalších letech patřili mezi „politicky nespolehlivé“ rodiny.
Vždycky mě zajímaly sopky a vulkanologie, a když se blížila maturita, přišla jsem s přáním, že bych chtěla studovat geologii (to už bylo jasné, že na vysněnou architekturu bych se se svým kád­rovým profilem nedostala). „Měla bys jít studovat biochemii,“ zamítl otec můj další zájem, „vulkanologie přece vůbec není vhodné povolání pro ženu!“ A tak jsem poslušně zahájila studium chemie, ale teprve ve třetím ročníku mě začaly bavit vztahy mezi strukturou a funkcí proteinů. Jenže kádrový škraloup nedokázal smazat ani červený diplom, takže v postgraduálním studiu jsem nemohla na univerzitě pokračovat. Začala jsem hledat místo v Akademii věd s naivní představou, že bych chtěla zkoumat receptory pro neurohypofyzární hormony v Ústavu organické chemie a biochemie. Marně. Do stejného ústavu, kde pracoval otec, mě vzít nechtěli. Naštěstí zrovna vypsal Ústav experimentální botaniky konkurz na studium metabolismu auxinu, a tak jsem se dostala na aspiranturu v oboru fyziologie rostlin. Jako chemik jsem si musela dostudovat rost­linnou terminologii a začala jsem pracovat na tématu receptorů pro auxin. A vlastně až v průběhu aspirantury jsem si uvědomila, jak je tato práce zajímavá a jak mě baví.

Vy jste v mládí nejen pilně studovala, ale vím, že jste měla i časově a fyzicky náročné koníčky.
Po celou dobu studií jsem měla spoustu volného času. Od pěti let až do třinácti jsem chodila do Kühnova dětského sboru a v rámci koncertního oddělení jsem zpívala na koncertech např. s Pražskou filharmonií, na Pražském jaru. Dětský sbor zpíval rovněž v některých operách v Národním divadle (Bohéma, Boris Godunov, Louisa, Jakobín a další). Nejvíc vzpomínám na Carmen, která měla premiéru v roce 1966 – zpívali Ivana Mixová Carmen, Ivo Žídek Dona Josého a prvních pět představení dirigoval Roberto Benzi. Tato moje „kariéra“ skončila ze dvou zásadních důvodů. Jedním byla Praha plná ruských vojáků v roce 1968, kdy se mě maminka bála pouštět samotnou na večerní zkoušky. Druhým důvodem bylo, že jsem najednou vyrostla a uličník ze Sevilly o půl hlavy vyšší než toreador v Carmen přestal na prknech znamenajících svět vypadat věrohodně.
Pak jsem začala jezdit na koni, za čas se stala cvičitelkou. Při studiu i poté jsem se mohla hodně věnovat jezdectví až do doby, než se mi v roce 1987 narodilo druhé dítě – syn.

Díky oddílovým koním se vám otevřela „postranní vrátka“ do filmových rolí. Mohla byste nám dát k dobru příběh z natáčení?
Nikdy nezapomenu na úvodní scénu Putování Jana Ámose. Režisér Otakar Vávra chtěl na začátku filmu mít pod titulky bitvu vojsk ve třicetileté válce. Točilo se v úzkých středověkých uličkách Českého Krumlova, do nichž nahnal spoustu lidí a dobytek. Mezi kravami, kozami a vepři pobíhaly slepice, z oken v prvních pat­rech byli vyhazováni panáci/lidé a do toho vjeli vojáci na koních, kteří měli všechny kolem sebe pobíjet. To Vávrovi nestačilo – skupinu žen přivázaných na provaze v čele s herečkou tudy odvlékali do otroctví. Najíždějící vojáci měli hrdinku naplocho praštit mečem a ona upadnout do mdlob. Já za ní jsem měla naše koně trochu odstínit, aby se herečce nic nestalo. Přišla klapka, nastal neuvěřitelný zmatek, v němž jsme uhýbali dobytku pobíhajícímu kolem a panákům padajícím z oken, do toho chaosu vjeli jezdci. Jenže koně se lekli, uskočili stranou, a když se přiřítili k nám, hoch s mečem netrefil herečku a praštil mě. Hrdinka se nicméně zřítila do mdlob a já s modřinou na hlavě jsem ji ještě kryla, aby ji koně nepošlapali.
Naštěstí dobře pro mne skončilo natáčení Oldřicha a Boženy. Jako hladem zemřelá žena jsem ležela na cestě, kde mi na Vávrovo přání přejížděla přes holé nohy družina na koních vedená Jaromírem, jehož hrál Ladislav Frej. A nakonec tu pro mé nohy nebezpečnou scénu z filmu vystřihli!

Foto: Archiv Evy Zažímalové
Eva Zažímalová (vpravo) s kamarádkou z jízdárny o přestávce při natáčení filmu Oldřich a Božena. Zimní bundy přes kostým svědčí o zimě, v níž se filmovalo

Náš rozhovor vypadá vcelku idylicky, dokončila jste aspiranturu, narodily se vám dvě děti, s koncem roku 1989 padla totalita, otevřel se svět, začala jste vědecky stoupat…
Bylo to rychlé a vnímala to tak většina lidí, kteří pracovali ve vědě. Hodně kolegů totiž našlo v Akademii azyl, protože předtím nemohli z důvodu politické nespolehlivosti zůstat na univerzitách, a změna byla tím pádem obrovská a k lepšímu. Umožnila mi dělat práci v kontextu mezinárodním a ne jen v českém. Svět se mi otevřel, jenže zakrátko přišla veliká rána, u syna propukla cukrovka 1. typu. Navždy zůstanu vděčná našemu tehdejšímu řediteli Jiřímu Velemínskému, že mi umožnil pracovat zčásti doma. Musela jsem totiž každý den ráno, brzy odpoledne, v podvečer a pak před spaním píchat synovi inzulin, několikrát denně měřit z kapky krve glykémii, volno jsem měla pouze mezi osmou ranní a třetí odpoledne. Jen cesta do práce znamenala hodinu tam a hodinu zpátky, být v ní fyzicky přítomna osm hodin jsem prostě nemohla. Doma jsem tedy psala protokoly, studovala literaturu, ale třeba na Web of Science mám za těch deset let téměř nulový publikační výsledek. Naplno jsem se mohla ke své práci vrátit, až když byl syn kolem třináctého roku schopen „selfmonitoringu“ – sám si píchal inzulin a měřil glykémii. Člověk si nevybírá, pro mě se v oněch převratných devadesátých letech otevřel svět v podstatě jen na dva roky a pak se mi zase z rodinných důvodů hodně zavřel.

Od letoška jste členkou Akademické rady, věnujete se své vědě, přednášíte studentům. Profesní život jste zasvětila Akademii. Co byste jí nebo sobě do budoucna přála?
Jsem ráda, že mohu dělat svou práci. Získala jsem nějaké zkušenosti, celý život jsem pracovala v Akademii, a vlastně byla šťastná. I v době komunismu byla Akademie prostředím, kde člověk mohl žít alespoň o něco svobodnějším životem. Teď cítím, že bych to měla Akademii začít v trochu širším kontextu vracet. Tím ­nechci říci, že bych chtěla zapomenout na konkrétní projekty, které máme v laboratoři rozpracované, nebo na konkrétní věci, které mě zajímají. Na auxinu je toho ještě tolik, co nevíme, že i další generace studentů, které jsem mohla spoluvychovávat, bude mít hodně práce.

Nevšedním životem plným gradientů prochází křehká černovlasá žena, badatelka, starostlivá matka i sportovkyně, jež ve svém profesním životě zůstává už přes tři desítky let věrná Akademii věd. Také její příběh naleznete v knize Hvězdy vědeckého nebe, která ke dvacetinám AV ČR vyjde v Nakladatelství Academia letos na podzim.