Součástí přírody i našich životů jsou jedy. Jak umělé, synteticky vyrobené, tak i přírodní. Nalezneme je v přípravcích na ochranu rostlin, ale také v jedovatých rostlinách, jsou součástí přírodních i syntetických léčiv, používají se v průmyslu a jsou součástí odpadů.

V žádném případě přitom nelze tvrdit, že syntetické jedy jsou obecně jedovatější. Nejtoxičtější známou látkou je dokonce přírodní látka produkovaná anaerobními bakteriemi — botulotoxin. Jeho 50% smrtelná dávka je velmi nízká — již jeden nanogram na kilogram hmotnosti může zabít člověka. Při extrapolaci účinku na myši by nitrožilní dávka pouhé jedné desetimiliontiny gramu byla pro osobu vážící 70 kg fatální.

Samotná definice jedu podléhala v průběhu času proměnám. Současná definice říká, že míra toxicity je dána nevratností účinku, a nahradila tak tu předposlední, která definovala toxicitu látky na základě jejího množství. Z tohoto hlediska je jedovaté vlastně všechno, acylpyrin i voda či kuchyňská sůl.

Přírodní jedy jsou ale prakticky výlučně vázány na velmi specifické přírodní procesy nebo na specifické přírodní druhy: jedovaté houby, rostliny či zvířata. Obyvatelstvo určitých oblastí, kde se tyto přírodní jedy nacházejí, je o těchto nebezpečích většinou dobře informováno (u nás např. o jedovatých houbách).

Jinak je tomu ale v případě synteticky vyráběných toxických látek. Ty se mohou nacházet kdekoliv: nejen v místě výroby, ale i leckde jinde — mohou být poztráceny při dopravě či při nevhodné aplikaci, mohou být zcizeny a následně zneužity. Mohou se stát i součástí odpadového řetězce.

Zásadním rozdílem je také jejich chemická resistence. Na rozdíl od přírodních jedů, které vesměs rychle degradují, jsou některé syntetické chemikálie persistentní. V případě nechvalně známého, a i pro lidi nebezpečného insekticidu DDT, je poločas rozpadu až 20 let, a proto se dodnes objevuje i v odlehlých regionech a lidských i zvířecích tkáních. Při posuzování toxicity syntetických látek je tedy nutné brát v potaz také tento nepříliš často zmiňovaný rozdíl.

Pesticidy

Chemikálie se používají ve všech oblastech lidského života, především v zemědělství, průmyslu a farmacii. Vedle farmacie je právě zemědělská výroba uživatelem velikého množství nejrůznější látek. Jedná se o pesticidy, látky ničící škůdce. Zahrnují insekticidy proti hmyzím škůdcům, herbicidy proti plevelům, fungicidy proti houbovým patogenům, akaricidy proti pavoukům a roztočům.

Používání pesticidů se celosvětově zvyšuje především díky tisícům dostupných produktů. Ty se ročně používají v milionech tun. Zemědělství je odvětví s nejvyšším využitím pesticidů, přičemž v ovocnářství a vinařství je spotřeba ještě větší než při pěstování plodin na orné půdě. Použití pesticidů se zdůvodňuje zajištěním vyšších výnosů, které jsou pro lidskou společnost považovány za důležitější než potenciální vedlejší účinky pesticidů.

Odhaduje se přitom, že skutečně účinných proti škůdcům nebo chorobám, které mají potlačovat, je pouze asi 10 % aplikovaných pesticidů. Bylo by tedy mimořádně potřebné aplikovat pesticidy pouze v těch případech, kde to nezbytně nutné a podpořit jiné techniky ochrany rostlin.

Kromě zemědělství se pesticidy používají v dalších oblastech. Výrobci a regulační orgány ujišťují, že pesticidy patří mezi nejlépe testované látky a vše je v pořádku, pokud se používají podle jejich doporučení. Rozptyl pesticidů ale rozšiřuje kontaminaci daleko od místa jejich aplikace, a tak může mít široký dopad.

Používání a výroba chemických sloučenin jsou vystavené silnému legislativnímu tlaku z nejrůznějších směrů. Od výrobce vzniká tlak na vyšší spotřebu, která zlevní výrobu a zvýší zisk, od zemědělců vzchází tlak na cenu, což se může projevit nižší kvalitou zkoušek a praktických tesů i manipulací s veřejným mínění, lobbyistickým nátlakem či uplaceným a zfalšovaným vědeckým výzkumem — jako kdysi u cukru či cigaret.

Vlády chtějí uživit obyvatelstvo, a tak sahají po nejjednodušším řešení — po masivním používání chemikálií. Ekology přitom zobrazují jako ty, kteří se stavějí proti přirozenému zájmu obyvatel.

Letos na jaře učinila Evropská unie nový krok zavedením částečného zákazu tří neonikotinoidů, široce používané skupiny insekticidů podezřelých z poškozování včel, motýlů a dalších necílených druhů.

Lepší diagnostika a testy toxicity

Desetitisíce až statisíce cizorodých látek, jejich interakce a synergie přitom skýtají tak ohromné počty kombinací, že se prakticky vymykají experimentálním testům. Již před lety se nabídla možnost korelovat toxikologické působení s kvantově chemickými daty. Chemická toxicita a nepříznivé účinky vyplývající z expozice chemickými látkami jsou totiž klíčovými regulačními aspekty pro řadu průmyslových odvětví, jako je chemický, farmaceutický nebo potravinářský průmysl.

Roste tlak na úřady, aby nahradily tradiční testy toxicity prováděné na laboratorních zvířatech (např. Principy Evropské unie REACH/3R, Tox21 a ToxCast vládou USA atd.). Nejen z etických hledisek, ale také kvůli větší ekonomické a časové efektivitě a v poslední době také kvůli vynikající spolehlivosti a robustnosti než u testů in vivo. Změnu přinesl vstup modelů založených na umělé inteligenci.

Hodnocení toxicity má zásadní význam rovněž při vývoji a schvalování léčiv. Aby se léky staly legálními, musí podstoupit klinické zkoušky, které jsou vždy spojeny s určitou mírou rizika. Přibližně polovina nových léků byla v pozdních klinických studiích u lidí shledána nebezpečnými nebo neúčinnými. Pokusy na zvířatech, běžná metoda předklinického hodnocení, mají omezenou hodnotu, protože existuje rozdílná toxikologická odpověď mezi lidským a zvířecím organismem, rozdílná onemocnění způsobené mezidruhovými rozdíly a rozdílnými modely onemocnění.

V rámci řešení těchto nových výzev vynaložili vědci velké úsilí na zlepšení předpovědí (vývoj strojového učení), tak vstupů dat chemické struktury do modelu předpovědi. Obě linie synergicky podporují oblast počítačové predikce toxicity.

Sebevraždy požitím herbicidů

Ke škodám na zdraví a k úmrtím v důsledku kontaminace prostředí pesticidy přistupují také veliké počty sebevražd těmito prostředky. Odhaduje se, že každý rok si požitím pesticidů vezme život 150000 osob. Sebevraždy pomocí pesticidů se od 90. let celosvětově snížily na polovinu, stále však hrají roli v převážně v chudých venkovských komunitách v Asii. OSN a WHO požadují přísnější regulaci s cílem snížit dostupnost těchto produktů.

V 80. a 90. letech 20. století měla Srí Lanka jednu z nejvyšších měr sebevražd na světě, a otravy pesticidy tvořily dvě třetiny těchto úmrtí. Srí Lanka v průběhu dvou desetiletí řadu pesticidů zakázala, a zaznamenala tak podstatné snížení počtu úmrtí. Některé z nejjedovatějších pesticidních produktů spojených se sebevraždami jsou však stále k dispozici v dalších zemích.

V roce 2012 zakázala Jižní Korea vysoce toxický přípravek na hubení plevelů. To mělo za následek okamžitý pokles sebevražd otravou pesticidy a snížilo i celkovou míru úmrtí. Studie v Číně z let 2006 až 2013 zjistila, že za poklesem celkové míry sebevražd stál pokles počtu otrav jedem. To bylo přičítáno řadě faktorů, včetně přísnějších předpisů, menšímu počtu lidí pracujících v zemědělství, urbanizaci a lepším zdravotnickým a pohotovostním službám.

Redukční potenciál pesticidů v zemědělství

Snížení negativního dopadu vlivu pesticidů je možné mnoha způsoby. Australští pěstitelé pšenice řeší jeden z nejhorších problémů s plevelem na světě právě použitím více různorodých nástrojů. Místní krize paradoxně částečně vyplynula ze spoléhání na herbicidy. Vietnam vytvořil průkopnický program, který vyplácí dividendy zemědělcům, jež používají nižší dávky pesticidů.

Je otázkou, zda budeme schopni zcela opustit pesticidy, ale soubor odborných článků a výzkumných prací ukazuje, že regulace škůdců musí stát na mnohem chytřejších principech a věda musí hrát hlavní roli.

Místo problematických herbicidů, lze například použít mechanickou cestu — roboty, kteří se při praktickém odstraňování plevelů osvědčují stále více. Kamerami snímají rostliny, pracují s databází plevelů, a selektivně je mechanicky odstraňují. Mnoho výzkumníků v této oblasti věří tomu, že do deseti let bude možné kontrolovat plevele bez pesticidů. Jinou robotickou oblastí je cílená aplikace velmi malého množství chemikálií přímo na plevele po jejich identifikaci.

Praxe a výzkum v ekologickém zemědělství ukazují, že herbicidy lze zcela nahradit moderním vybavením, smíšenými plodinami a půdním krytem. Preventivní ochrana plodin není možná bez systémového účinku prostřednictvím vícenásobného střídání plodin, smíšených kultur, živých plotů, květinových pásů nebo zbytkových plevelů, které jsou z hlediska výnosu neutrální. Zdánlivě jednoduchá řešení stavějící na pesticidech musí nahradit agronomický smysl pro realitu. Nutná je spolupráce různých odvětví včetně ochrany rostlin, šlechtitelství, ekologie a vlastního výzkumu.

Složitější problémy s chorobami a škůdci nelze překonat bez správné volby odrůdy včetně šlechtění odrůd nových, což ovšem vyžaduje čas a peníze. To platí i pro šlechtitelské projekty, jako je zlepšená snášenlivost chorob u jablek nebo odolnost bavlny vůči kořenovým červům a sajícímu hmyzu prostřednictvím participativního šlechtění, které provádí FiBL (Výzkumný ústav pro biozemědělství). Projekty jako tento ukazují cestu, potřebují ale více podpory a následování na celém světě.

FiBL i Agroscope ve Švýcarsku již 30 let zkoumají přímou ochranu plodin bez syntetických chemických pesticidů. Existuje množství možných řešení, jako jsou přírodní antagonisté (hmyz, viry, hlístice), rostlinné výtažky nebo přírodní materiály (jílové minerály, mléčné extrakty atd.) Jejich vývoj ve standardizované přípravky na ochranu rostlin je ale extrémně nákladný. Zde jsou zapotřebí veřejné a soukromé investice do výzkumu.

Další rozvoj preventivních a přímých metod ochrany rostlin je naléhavý. Je totiž nutné, aby se snížení výnosů tím, že omezíme pesticidy, kompenzovalo. Výzkum a vývoj, které provádí organizace FiBL, a které byly doposud možné na základě financování švýcarskou, rakouskou a německou vládou, Evropskou unií, neziskovými organizacemi, nadacemi a inovativními společnostmi, přináší neustálé zlepšování bezpečnosti zemědělských výnosů, životního prostředí a kvality potravin. Aby se dosáhlo významného dopadu, je třeba výzkum a vývoj biologické ochrany rostlin podpořit ve spolupráci s průmyslovými partnery.

Iniciativa vědců, včetně odborníků z centra RECETOX Přírodovědecké fakulty MU požadující vytvoření globálního vědeckého panelu o chemických látkách je tedy více než žádoucí.