Poklad ukrytý v zemi: Půdní mikroorganismy svědčí nejen rostlinám, ale i člověku

Když chce Bill Robertson odhadnout, jak „zdravé“ je pole, nesáhne po žádném drahém měřicím přístroji. Místo toho vytáhne z batohu bavlněné spodky. „Testu přezdívám ‚podělané trenky‘,“ vypráví Robertson, který se na University of Arkansas zabývá výzkumem půdy, a dodává, že prádlo zakope tak, aby guma trčela ven – takže až se k němu po pěti týdnech vrátí, aby ho vyhrabal, snadno jej najde. „Bakterie, plísně a hlístice se živí celulózou, která tvoří hlavní složku bavlněných spodků. Pokud je v půdě živo, trenky se po pěti týdnech rozpadnou jako rozmočené noviny,“ vysvětluje vědec. Jestliže však zem zdravá není, vykope sice špinavé, ale nijak zvlášť poničené prádlo. 

Podle Robertsona vnímali experti na zemědělství půdu až donedávna pouze jako prostředí, v němž se vyskytují minerály a kde rostou rostliny. Nicméně tytéž technologie, díky kterým jsme lépe porozuměli bakteriím a houbám lidského mikrobiomu (viz Buněčné přečíslení), nám v současnosti pomohly odhalit také mnohá zlomová tajemství zeminy. Nově například víme, že stejné organismy, jež umějí doslova sežrat bavlněné trenky, hrají v půdě klíčovou roli v boji proti erozi, pomáhají zadržovat vodu a mimo jiné rozkládají různá znečištění. Zdaleka největší objev ohledně půdních mikroorganismů však tkví v tom, že nejen zvyšují nutriční kvalitu plodin, ale dokážou i komunikovat s našimi buňkami a přímo tak ovlivňovat lidské zdraví. 

Rozhovor s buňkami

„Vědci byli dlouho posedlí myšlenkou, že se v půdě nacházejí věci, které se nás pokoušejí zabít,“ tvrdí Rob Knight na University of California, jenž se zabývá studiem mikrobů žijících v zemině i v našich tělech. Z mnoha příčin, které půdě „zajišťovaly“ špatnou pověst, zmínil například tetanus způsobovaný bakteriemi Clostridium tetani. Poslední dobou však badatelé začali podle Knighta obracet a hledají způsoby, jak by nám půdní mikrobi mohli pomáhat. 

Jako příklad uvedl bakterii Mycobacterium vaccae, poprvé objevenou na břehu ugandského jezera Kyoga v 70. letech 20. století. Výzkumníci z University of Colorado Boulder pak zjistili, že zmíněný mikroorganismus dovede u laboratorních myší ovlivnit funkci imunitního systému, a dokonce mění jejich náladu. Podobné experimenty se sice ještě neuskutečnily na lidech; přesto existuje hypotéza, že se Mycobacterium vaccae spolu s mnoha dalšími půdními mikroorganismy vyvíjela po boku živočichů, a dovede tak s našimi těly komunikovat na buněčné úrovni. 

Čistota není vše

Donata Vercelliová se na University of Arizona zabývá buněčnou i molekulární medicínou a rovněž studuje cesty, jakými dávní mikrobi ovlivnili naše zdraví. O problematiku se začala zajímat zhruba před deseti lety, když zjistila, že německá mládež žijící na farmách trpí alergiemi méně než vrstevníci z měst. „Ukazuje se, že děti na farmě vyrůstají v prostředí plném mikrobů – těch správných mikrobů, s nimiž se náš imunitní systém v průběhu evoluce naučil spolupracovat,“ vysvětluje badatelka. A dodává, že půdní mikrobi spolu s těmi obývajícími těla zvířat ovlivňují způsob, jak dítě reaguje na alergeny. Pomyslné naprogramování imunitního systému zřejmě začíná již v děloze a naši obranyschopnost formuje ještě během prvních let života. 

TIP: „Chytrá zemina“ vytvořená z bakterií by mohla chránit budovy před zřícením

Půdní mikroorganismy pomáhají regulovat odezvu imunitního systému. A hrají také významnou roli v tom, jak výživné bude naše jídlo. „Po staletí žili lidé s představou takzvané dobré země,“ tvrdí Jenny Kao-Kniffinová, jež se na Cornell University věnuje studiu rostlin a specializuje se na podzemní interakci mezi mikroby a kořeny. „Tímto směrem by se v budoucnu mohla vydat věda zabývající se výživou,“ dodává. Vysvětluje přitom, že rostliny vylučují do půdy látky, jimiž se mikrobi krmí. Výměnou za výživu jim pak pomáhají vstřebávat nezbytné prvky jako dusík a také pro ně vyrábějí řadu chemikálií z kategorie fytonutrientů a antioxidantů. Zmíněné látky chrání rostliny před škůdci a dalšími stresory. Zelenina i ovoce díky nim navíc získávají barvu, vůni i chuť. 

Zdravá půda plná erga

Většinu své kariéry věnoval Robert Beelman z Pennsylvania State University zkoumání a kvantifikaci antioxidantů v rostlinách. Nedávno se ovšem rozhodl svou studii zabývající se nutričními látkami rozšířit o půdu. „Všichni tvrdíme, že zdravá půda rovná se zdraví lidé. Pravda je však taková, že k uvedenému výroku nemáme moc důkazů, a v této oblasti proto musí proběhnout víc výzkumů,“ objasňuje.

„Zamyslel jsem se nad otázkou, zda moderní zemědělské praktiky náhodou nelikvidují populace bakterií a hub v zemině do té míry, že vypěstovaná zelenina či ovoce přicházejí o nutriční hodnotu,“ vysvětluje Beelman. Aby nalezl odpověď, zaměřil se na antioxidant l-ergothioneine, přezdívaný „ergo“. Produkují ho podzemní houby, mikrobi i nadzemní rostliny (třeba oves) a zároveň blahodárně působí na lidské tělo: Pokud se jej člověku nedostává, může trpět nadýmáním, nebo i předčasným stárnutím. 

Pole orná a válečná

Beelman spojil síly s výzkumným centrem zemědělství Rodale Institute v Kutztownu a rozhodl se pátrat po stopách erga – od pole až na talíř. Nejprve na různá místa s odlišným obděláváním nasadil oves, načež se sklizené zrno analyzovalo v laboratoři. „Ukázalo se, že největší rozdíly v naměřených hodnotách erga způsobila změna orby,“ vysvětluje Beelman. Oves rostoucí v půdě, jež neměla zmíněným postupem porušenou svrchní vrstvu, obsahoval o 25 % víc antioxidantu. Za nepoměrem stojí podle badatele skutečnost, že orání poškozuje půdní sítě bakterií a hub. Do budoucna proto doporučuje neorat vůbec, nebo jen velmi opatrně.

TIP: Alergie mýtů zbavené: 5 nejčastějších omylů a pověr spojených s alergiemi

Jelikož věda spojila lidské zdraví se zeminou, nepřekvapí, že se již na trhu objevují probiotika s půdními mikroorganismy. Podle Vercelliové je však prodej takových produktů velmi předčasný – badatelé teprve začínají chápat, jak miniaturní organismy v zemině spolupracují na ovlivňování okolí. Zároveň si není jistá směrem, jímž se ubírají některé studie: „Objevuje se tendence hledat jednotlivé mikroby zodpovídající za tohle či tamto. Podle mě se však nejedná o realistický přístup. Mikrobi totiž žijí ve společenstvech a celý život spolupracují.“ Probíhající studie proto Roba Knighta inspirovaly k pokusům o uložení vzorků velmi starých půd podobně, jako skladujeme semena vzácných rostlin. Dávné mikroby bychom tak mohli využít k vlastní ochraně snad někdy v budoucnu, až jim lépe porozumíme.