„Fluorescentní ryby GloFish se zářivé již narodily! Barva do nich není vstříknuta ani nejsou nabarvené. Zdědily svou neškodnou celoživotní barvu od svých rodičů,“ opěvuje svůj výrobek firma GloFish. Ano, rybka získala schopnost svítit od svých geneticky modifikovaných předků. Upravování DNA zvířat v mnohých vyvolává nesouhlas či nejistotu, kde leží etická hranice. Co kdyby nám ale podobné zásahy pomohly řešit environmentální problémy?

S rostoucím vědeckým poznáním přicházejí i stále nové možnosti, jak uzpůsobit zvířata lidským, více či méně důležitým potřebám. Došli jsme tak daleko, že pracujeme na způsobu, jak v prasatech pěstovat lidské orgány určené k transplantaci. Vědecké umění, například číst a upravovat genetický kód, s sebou přináší i nové způsoby zmírnění environmentálních problémů. A jedná se přitom o potenciálně efektivnější cesty, než je například nahrazení svítidel akvárii se svítícími rybkami.

Ekoprase

V roce 1999 spatřil světlo světa čuník Wayne, první svého zkumavkového druhu s obchodní značkou Enviropig. Výzkumníci z kanadské Guelphské univerzity si pohráli s genetickou výbavou prasete a přidali do ní gen z Escherichia coli a myši. Wayne se tak stal ztělesněním jednoho z raných pokusů, jak řešit úpravou DNA zvířat nepříjemné vedlejší efekty jejich chovu — v případě prasat znečištění půdy a vod fosforem.

Běžná prasata jsou totiž schopna strávit a využít jen málo fosforu obsaženého v krmivech, většinu vyloučí. Z výkalů se pak fosfor dostane do půdy a vody, v níž způsobuje nadměrný růst planktonu a sinic, následovaný nedostatkem kyslíku a vymíráním vodních živočichů. Tomuto procesu, nazývanému eutrofizace, se zemědělci snaží zabránit přidáním enzymu fytázy do krmiv, díky němuž prasata využijí více fosforu, a v přírodě ho tudíž skončí méně. Jenže tato strategie závisí na ztenčujících se zásobách fosforu potřebného k výrobě fytázy.

„Enviroprasata“ řeší oba problémy tím, že dokážou účinněji strávit fosfor z běžných krmiv. Příroda tedy z kejdy nedostane plnou fosforečnou nálož, a navíc ušetříme i jeho zdroje. Vedle čuníka Waynea vědci vytvořili desítky dalších stejně geneticky upravených prasat a začali jednat o schválení zdravotní nezávadnosti jejich masa a potenciálním obchodním využití.

V roce 2012 však jeden z hlavních sponzorů výzkumu, firma Ontario Pork, zastavila jeho financování. Prasata byla zabita, ale jejich genetická informace je bezpečně uložena a čeká na případné znovuoživení. Třeba je opět stvoříme, až dojde fosfor nebo začnou lidé vyžadovat „ekologické“ maso i za cenu genetické modifikace zvířat.

Aby krávy moc nekrkaly

Manipulacemi se zvířaty můžeme ovlivnit i změnu klimatu. Na ní se totiž podstatnou měrou podílí metan, jeden z nejúčinnějších skleníkových plynů pocházející z mnoha různých zdrojů. Mezi ty nejvýznamnější antropogenní patří vedle těžby fosilních paliv a pěstování rýže i chov dobytka, zvláště krav (viz 7.G 1/2017). Právě zde můžeme díky novým vědeckým poznatkům množství metanu podstatně zmenšit. Jako první řešení se nabízí jíst méně živočišných výrobků. Prosté, leč poněkud nepohodlné. Mnoho výzkumných týmů proto nyní zkoumá, co s krávami udělat, aby produkovaly méně metanu a my se nemuseli omezovat.

Krávy budou určité množství metanu vylučovat vždy, protože vzniká během rozkladu krmiva mikroorganismy v bachoru, jejich nejobjemnějším předžaludku. Tento vedlejší produkt přitom musí dostat z těla ven. Nejčastěji ho vylučují krkáním, či chcete-li, říháním. A krkají opravdu mohutně — kráva je schopna denně vyprodukovat až 500 litrů metanu. Asi si dokážete představit, že celý proces je celkem vysilující. Zvíře při něm ztratí zhruba deset procent přijaté energie.

Snížíme-li tedy produkci metanu v bachoru, kráva bude efektivněji využívat získanou energii, což znamená více mléka a masa. „V tom případě by menší počet zvířat s velmi efektivním metabolismem stačil k uspokojení poptávky po živočišných potravinách,“ shrnuje Miroslav Joch z České zemědělské univerzity v Praze. A méně krav krkajících podstatně méně metanu už by s množstvím skleníkových plynů mohlo pohnout.

Současné výzkumy proto mapují různé strategie, jejichž společným jmenovatelem je úprava mikroorganismů v kravských bachorech. Možností, jak toho dosáhnout, je přitom celá řada, dají se však shrnout do dvou velkých skupin: úprava jídelníčku a genetická selekce.

Většina řešení jdoucích cestou odlišných krmiv a aditiv má nepřehlédnutelné mínusy. Například zvýšení podílu jadrných krmiv (kukuřice, ječmene či pšenice) jen podporuje koloběh intenzivního průmyslového zemědělství se všemi jeho negativy, a navíc tato krmiva nemůžeme použít v případě volně se pasoucích krav.

Další možnosti je přimíchat do krmiv přírodní aditiva, jako jsou silice či mořské řasy. V laboratorních podmínkách dokázal jeden druh mořské řasy snížit produkci metanu o více než 90 procent. Jejich uplatnění v podmínkách chovu je však nejasné, a navíc zbývá vyřešit otázku, jak v tak velkém množství řasy pěstovat. Slibně naopak vypadá nedávná studie vědců z Pensylvánské státní univerzity, v jejímž průběhu vytvořili zcela novou látku zastavující tvorbu enzymů klíčových pro vznik metanu.

Také výzkum druhé skupiny řešení snižujících produkci metanu je teprve v počátcích, avšak vědci do něj vkládají větší naděje. „K nejúčinnějším způsobům by mohla patřit selekce zvířat s efektivním metabolismem, a tedy nízkou produkcí metanu. Výhodou je, že takto by mohla být ovlivněna produkce metanu i u zvířat mimo intenzivní chovy,“ hodnotí Miroslav Joch. Postup se přitom jeví jednoduše: zjistit, které krávy vypouštějí nejméně metanu, a předávat tento genotyp dalším generacím.

Za tímto cílem se však skrývá nákladný výzkum. Například tým vědců z The Genom Canada Project sbírá data o tisících krav z různých zemí. Už jen samotné měření, kolik metanu určitá kráva vypustí, je oříšek. Farmy spolupracující na výzkumu mohou kravám připevnit kolem hlav malý „batůžek“, jenž měří, kolik plynu krkají, nebo je párkrát za den nalákat na nějakou dobrotu umístěnou u měřicího přístroje. Po sesbírání dat vědci přečtou genetické informace krav produkujících nejméně metanu a budou sledovat, jakými genetickými rysy se liší. Následně vytvoří upravené býčí semeno, z něhož vzejde ideální klimaticky šetrná kráva.

Roboti už bzučí

Jsme sice schopni upravovat zvířata tak, aby sloužila našim environmentálním cílům, je však věda natolik daleko, že by dokázala nahradit určitý druh i s jeho rolí, jakou hraje v ekosystémech? I na tomto poli probíhá intenzivní výzkum. Předmětem potenciálního nahrazení jsou včely.

Začátkem letošního roku představil tým japonských vědců malý dron schopný opylovat rostliny. Sbírat a přenášet pyl mu umožňuje proužek koňské žíně a lepkavý tekutý gel. Létající dron velikosti krabičky od sirek již v laboratorních podmínkách zvládl opylovat lilii japonskou. Trpí však zásadním nedostatkem — výzkumníci jej museli manuálně ovládat. V praxi by tedy v této podobě neuspěl, stačí ale „jen“ přidat GPS a umělou inteligenci a nový opylovatel by mohl pomoci těm současným.

Autonomní let a rozhodování je cílem také vědců z Wyssova institutu pro biologicky inspirované inženýrství na Harvardské univerzitě. Ti se však nevydali cestou dronů. Namísto nich vytvořili malého robota pojmenovaného RoboBee. Zatímco japonská technologie vypadá jako lego s chlupy, RoboBee na první pohled působí jako nejmodernější high-tech hračka pro technologické nadšence: váží 80 miligramů a křídla v rozpětí pouhých tří centimetrů se zatřepetají stodvacetkrát za sekundu.

I tento výzkum je v začátcích. Robotická včela se ještě nedokáže sama rozhodovat a je příliš malá na to, aby se do ní vešel čip. Vědci však předpokládají, že po vyřešení těchto problémů bude užitečná nejen pro opylování, ale i pro záchranné akce či monitorování klimatu.

Oslovení odborníci na včely a jiné opylovatele jsou však vůči těmto snahám skeptičtí. Vyhynutí včel podle nich není pravděpodobné, a pokud by k tomu opravdu došlo, zaskočí za ně ostatní živí kolegové. Petr Texl, redaktor odborného časopisu Moderní včelař, vysvětluje, že jen u nás létá desítka druhů čmeláků a přes 600 druhů samotářských včel, přičemž jejich počty se různě mění a vyrovnávají. „Jsou známy případy z nedávných let, kdy u nás poklesl meziročně stav včelstev z důvodu varroázy až o jednu třetinu. Následně jsme pozorovali nárůst populací čmeláků a samotářských včel,“ dodává Texl.

Již nyní však existují odvčelené lokality. Například na některých místech v Číně přenášejí pyl z květiny na květinu lidské ruce se štětečky. V extrémních podmínkách a na malé ploše by tedy drony či roboti mohli pomoci, avšak jejich plošné rozšíření je zatím (naštěstí) v nedohlednu.

Vedle nevyřešených technických problémů bychom totiž museli vytvořit opravdu hodně umělých včel. „Když si uvědomíme množství včel, tak bychom potřebovali namísto jednoho úlu zhruba dvacet tisíc dronů či robotů,“ vypočítává Petr Texl.

Odborníci z různých skupin včelařské komunity — od předsedkyně Českého svazu včelařů Jarmily Machové po alternativního včelaře Leoše Dvorského — se shodují, že než vytvářet technologické zázraky, je lepší včely a další opylovatele účinně chránit.

Pohodlnější záložní plán

Když jsme se na předchozích řádcích nechali navnadit rozličným vědeckým umem, zbývá si položit základní otázku: Máme vůbec naše úsilí do podobných řešení environmentálních problémů napínat? Všechny výše zmíněné i jim podobné snahy totiž hledají cestu k cíli oklikou — namísto snížení spotřeby masa složitě upravují prasata a krávy, namísto omezení používání chemie v zemědělství a včelaření doplňují počty opylovatelů umělými. Nehledě na přetrvávající etické otazníky, tyto možnosti lze realizovat jen poměrně složitě.

Zastánci technologických řešení argumentují, že společnost nepodniká žádné razantní kroky ke zmírnění zmiňovaných problémů, proto k technologiím či zásahům do DNA zvířat musíme sáhnout. Někteří vědci nás však upozorňují, že jejich první povzbudivé závěry neznamenají, že bychom se neměli snažit o tradičnější ochranu přírody. „Doufáme, že náš výzkum pomůže čelit ubývání včel. Zásadní ale je, že včely a drony bychom měli používat společně,“ uvedl Eijiro Miyako, jeden ze stvořitelů opylovacího dronu, pro časopis New Scientist. Budeme však dostatečně motivováni podniknout nepříjemné razantní kroky, například snížit naši spotřebu živočišných produktů či reformovat intenzivní zemědělství, pokud budeme mít v záloze „pohodlná“ řešení?