Ukázka z knihy Příběhy české vědy, kapitola čtvrtá.
Doc. Ing. Jan Krekule, DrSc., (*1931) vystudoval Vysokou školu zemědělskou v Praze. Je vědeckým pracovníkem Ústavu experimentální botaniky AV ČR a zabývá se biologii vývoje rostlin. Učená společnost ČR mu udělila 11. května 2021 prestižní Medaili za zásluhy o rozvoj vědy.
Jan Krekule je význačný badatel v oboru experimentální biologie rostlin a úspěšný popularizátor poznatků jak ze svého oboru, tak z botaniky v její celé šíři. Má hluboké odborné znalosti a mimořádně široký je též záběr jeho všeobecného vzdělání.
Základní téma, jímž se Jan Krekule vědecky zabýval, byla indukce kvetení. Tento výzkum tvořil jednu z hlavních součástí programu Oddělení vývoje rostlin v Ústavu experimentální botaniky Československé akademie věd.
Docent Krekule se snažil dokázat existenci florigenu jako univerzálního rostlinného hormonu vyvolávajícího kvetení. Významně se podílel na interpretaci kvetení jako završení řetězce metabolických a strukturálních kroků, jehož součástí je i působení několika již známých rostlinných hormonů, elektrických signálů a geneticky kódovaných biologických rytmů.
Výsledky pokusů, které prováděl se svými kolegyněmi a kolegy v Ústavu experimentální botaniky, pomohly dovést československou a českou rostlinnou biologii na světovou úroveň.
Podstatná je i pedagogická a popularizační stopa Jana Krekuleho. Díky své zběhlosti v celém oboru botaniky dovede zpřístupňovat poznatky o rostlinách široké veřejnosti, mimo jiné v rozhlasovém pořadu Meteor. Úzce spolupracuje také s časopisem Živa.
Biologické hodiny u rostlin
Jan Krekule, Ivana Macháčková | 5. 1. 1996 | Vesmír 75, 27, 1996/1
Ve Vesmíru 70, 68, 1991/2 a Vesmíru 73, 425, 1994/8 jsme si mohli přečíst poutavé články H. Illnerové o biologických hodinách v mozku. Neméně fascinující rytmicitu, dokonce s daleko pestřejší fenomenologií, známe u rostlin. Snad každý z nás byl někdy okouzlen pravidelným opakováním ročních cyklů růstu a vývoje rostlin, zachyceným tak přesvědčivě třeba v českých názvech měsíců květen či listopad. Samozřejmě si klademe otázku, jak je tohle pravidelné opakování zajištěno. V našem temperátním klimatu (s cyklem čtyř ročních období) hraje hlavní úlohu střídání světla a tmy a svůj význam mají i změny teploty. To ovšem znamená, že rostliny musí mít systémy rozpoznání, příjmu a zpracování takových vnějších signálů. A nejen to, ukázalo se, že součástí vývojového chování rostlin, jež znamená přizpůsobení sezónnosti počasí, jsou i biologické hodiny projevující se endogenní rytmicitou. Jak tedy vypadá to spojení chronometru nebeského a rostlinného? O vysvětlení se nelze pokusit bez předběžného uvedení poznatků o endogenní rytmicitě rostlin a jejich příjmu světelných signálů. Začneme malou kapitolou z historie. Nejen pro zajímavost, ale hlavně k ozřejmení logiky, kterou se v této souvislosti věda ubírala.
Cyklické střídání různých dějů při střídání světla a tmy, např. otevírání a zavírání květů, změny v rychlosti fotosyntézy a další, patří mezi obecně popisované jevy. Některé z nich mohou projevovat cyklický charakter i v nepřetržité temnotě, někdy výjimečně i při stálém osvětlení, tedy v podmínkách, kdy byla zrušena cykličnost působení podnětů (signálů), s nimiž zmíněné jevy spojujeme. Na tuto skutečnost poprvé upozornil ve zprávě Francouzské akademie věd astronom Jean Baptiste de Mairan r. 1729. Předmětem jeho sdělení byl pohyb listů heliotropních (na světlo reagujících) rostlin v trvalé temnotě. Pomocí kimografu registroval jak vzpřimování, k němuž v přírodních podmínkách dochází na světle, tak svěšení, spojované s nástupem temnoty (obrázek). Také následující práce, mezí jejichž autory se vyskytuje i jméno Darwinovo, se týkaly pohybu listů. Zaměřovaly se především na vyloučení dalších možných zdrojů rytmicity, např. změn ve složení ovzduší. Rostliny byly uzavírány do kufrů, vinných sklepů či jeskyň, a nakonec se v plném rozsahu potvrdil de Mairanův fenomén. Okolnost, že byl po dlouhé období studován okrajový jev, znamenala i odsunutí celé problematiky na okraj zájmu fyziologů, byť poučení o možné existenci jakési vnitřní rytmicity rostlin, spojené snad i s měřením času, zůstalo.
Další krok následoval téměř o dvě stě let později. V ročence Ministerstva zemědělství USA z r. 1920 zobecnili Garner a Allard svá pozorování o vlivu změny délky dne na kvetení rostlin: Zkracující se den vyvolal kvetení sóje a tabáku, zatímco jiné druhy reagovaly iniciací květů na prodlužující se den. Autoři tento jev nazvali fotoperiodizmus a provedli podle typu fotoperiodické reakce kategorizaci rostlin na krátkodenní a dlouhodenní, popřípadě neutrální. Z pozorovaného jevu vyplývá, že existuje mechanizmus velmi citlivého měření délky dne či noci, jež rostlina spojuje s určením ročního období. Další pokrok znamenalo až překvapivé spojení pohybu listů v temnotě s fotoperiodicky vyvolaným kvetením. Takový krok učinil r. 1936 jenský fyziolog Erwin Bünning, který se úspěšně pokusil najít společného jmenovatele pro jevy fotoperiodizmu i endogenní rytmicity, pro objekty rostlinné i živočišné. Souhrn práce byl obsažen již v názvu „Die endonome Tagesrhythmik als Grundlage der photoperiodischen Reaktion“ („Endogenní denní rytmy jako základ fotoperiodické reakce„). Předpokládal, že mechanizmus fotoperiodické regulace kvetení je totožný s mechanizmem odpovědným za pohyby listů v temnotě. Uvažoval časoměrný mechanizmus se dvěma alternujícími fázemi – fotofilní (světlomilnou) a skotofilní (temnomilnou). Výsledek fotoperiodického chování rostliny pak závisí na tom, ve které fázi je světlo přijímáno. Rytmicita, na níž byla celá teorie založena, měla cirkadiánní (dies – den) charakter, tedy její perioda měla délku přibližně jednoho dne (u rostlin byla posléze zjištěna řada endogenních rytmů s periodami kratšími, od přibližně půldenních až k minutovým).
Zatím poslední kapitolu historie napsali opět fyziologové ve službách amerického Ministerstva zemědělství. Roku 1946 skupina z Beltsvillu identifikovala univerzální receptor fotoperiodického signálu a popsala jeho funkci. Šlo o chromoprotein fytochrom. To jsou tedy milníky na cestě výkladu fotoperiodických jevů vývoje rostlin regulovaných za účasti endogenní rytmicity.
Pokračování článku na webu časopisu Vesmír →
Podcast by Pepik Hipik 