O fascinujúcom svete lišajníkov s profesorom Martinom Bačkorom
napísal Renáta Chosraviová
Lišajníky ho fascinovali už ako šestnásťročného, keď robil prvé zbery do svojho herbára. V súčasnosti je lišajník objektom jeho vedeckovýskumnej činnosti. Prof. RNDr. Martin Bačkor, DrSc., z Ústavu biotechnológie Fakulty biotechnológie a potravinárstva SPU v Nitre sa skúmaniu lišajníkov venuje už viac ako štvrťstoročie.
Pán profesor, každý z nás sa v prírode stretol s lišajníkom, neraz si ho všimol, prípadne aj podrobnejšie preskúmal, či už na holých konároch stromov, na pôde alebo kameňoch. Čo je to vlastne lišajník?
Lišajníky sú pozoruhodné organizmy. Ich vegetatívne telo - stielka, je tvorené hubovou zložkou tzv. mykobiont a riasou a/alebo sinicou - fotobiont. Lišajník je teda skôr ustálený mikroekosystém, ako individuálny jedinec. Pre určenie lišajníkového druhu je podstatná hubová zložka, pretože každý druh lišajníka má svoj vlastný druh mykobionta, zatiaľ čo diverzita rias je podstatne nižšia, známych je asi sto druhov. Žiaden z rodičovských organizmov, pokiaľ by sme ich pestovali na vhodnom médiu ako samostatné organizmy, by sa nepodobal na výsledný lišajník. Ako funkčný celok z ekologického a fyziologického hľadiska pokladáme lišajníky za rastliny.
Koľko druhov je známych a kde všade ich môžeme nájsť?
Lišajníky sú dominantnou zložkou vegetácie na asi ôsmich percentách zemského povrchu. Rastú však aj v iných biotopoch. Majú význam v pôdotvornom procese, môžu byť zdrojom potravy pre živočíchy a človeka, hoci sa tomu bránia produkciou často horkých sekundárnych metabolitov, ktoré ich pred požieraním chránia. Vďaka svojej „húževnatosti“ dokážu, z hľadiska ľudského pohľadu, prežívať v extrémnych prostrediach, či už sú to póly Zeme, pohoria, púšte a pod. Rastú v podstate od morského pobrežia po najvyššie pohoria sveta.
Pokiaľ ide o druhy, v prírode žije asi 20-tisíc druhov lišajníkov. Väčšina z nich vymiera, a to aj na území Slovenska, kde evidujeme asi 1 500 druhov. Menšia časť druhov sa šírila z dôvodu kyslých dažďov z atmosféry v predchádzajúcich desaťročiach, niektoré sa šíria aj dnes, z dôvodu zvýšeného obsahu zlúčenín dusíka v zrážkach.
Je známe, že lišajníky sú bioindikátormi a sú veľmi dôležité v prirodzených ekosystémoch. Sú druhovo rozdielne citlivé na podmienky životného prostredia?
Mnohé druhy, ako som už uviedol, rastú v polárnych oblastiach a pohoriach, takže sú prispôsobené na nehostinné podmienky pre väčšinu žijúcich organizmov, ktoré si na prvý pohľad v mysli predstavíme. Niektoré žijú v prostredí znečistenom ťažkými kovmi, alebo zlúčeninami síry a dusíka. Niektoré sú zase veľmi citlivé na zmeny klímy a kvality ovzdušia. Na základe prítomnosti lišajníkov často vieme veľmi dobre zhodnotiť v akom prostredí sa nachádzame. Inokedy zase na základe absencie lišajníkov, ktoré by v prostredí normálne mali byť, vieme, že dané prostredie je narušené. Lišajníky, ktoré obsahujú sinice, dokážu fixovať aj atmosférický dusík. To má význam v mnohých ekosystémoch, keďže dusík je biogénny prvok a vzdušný dusík nedokážu rastliny využiť.
Ako dlho sa lišajníky dožívajú a čo je pre nich hrozbou?
Tieto rastliny prežívajú desiatky, stovky a vo výnimočných prípadoch aj tisíce rokov. V Antarktíde, kde sú počas väčšiny roka pokryté snehom a ľadom, majú za desaťročie takmer nulové prírastky veľkosti stielky. Hrozbou pre diverzitu lišajníkov je znečistenie ovzdušia a klimatické zmeny, najmä nárast priemernej teploty a nedostatok zrážok. Keďže rastú pomaly, aj náhle zmeny prostredia, v ktorom rastú, má pre nich veľmi negatívny účinok.
Ktorý lišajník je najbežnejší u nás?
Väčšinu druhov lišajníkov, ktoré sú najbežnejšie, nedokážeme voľným okom druhovo rozlíšiť lebo majú nenápadnú, tzv. kôrovitú morfológiu stielky. Preto jedným z najnápadnejších druhov je oranžový lišajník Xanthoria parietina (diskovník múrový), ktorý rastie na väčšine stromov na Slovensku. Šíri sa najmä na vidieku v blízkosti chovu hospodárskych zvierat, keďže preferuje mierne znečistenie atmosféry zlúčeninami dusíka. Často rastie na ovocných stromoch. Neškodí im, premnožuje sa najmä na umierajúcich stromoch, ktoré netvoria veľa listov a lišajník tak má viac svetla pre svoju existenciu.
V našej krajine máme však aj zákonom chránené druhy lišajníkov, nachádzajú sa v tzv. Červenom zozname nižších rastlín Slovenska. Najmä druhy s kríčkovitou stielkou, ktoré sú citlivé na znečistenie, napr. rod Usnea a Bryoria. Tiež sú tam vzácne druhy s lupeňovitou morfológiou, napr. Lobaria pulmonaria, jamkatec pľúcny. Z farmaceuticky významných druhov je chránený lišajník Cetraria islandica (pľuzgierka islandská).
Lišajníky predstavujú dôležitú súčasť potravy najmä pre zvieratá, známe je ich využitie v medicíne. Aké sú ich účinky?
Ako potrava lišajníky nie sú ani veľmi výživné a už vôbec chutné, konzumujú sa najmä z nedostatku inej potravy. Využívajú sa aj v medicíne a kozmetike. Produkujú viac ako tisíc unikátnych zlúčenín, sekundárnych metabolitov, s rozmanitými biologickými a ekologickými funkciami. V tradičnej medicíne sa používajú už tisícročia, známe je ich použitie aj zo starovekého Egypta, napr. mumifikácia. Viaceré tieto zlúčeniny majú antibiotický účinok, suché lišajníky absorbujú vlhkosť a niektoré z ich látok aj príjemne voňajú. Mnohé majú protinádorový účinok. Tento aspekt som študoval aj v rámci svojho profesijného pôsobenia. Sú zložkou voňaviek a mohli by nás chrániť pred UV žiarením v opaľovacích krémoch. Lišajníky sa však veľmi ťažko pestujú v umelých podmienkach a ich väčšiemu uplatneniu bráni skutočnosť, že ich musíme zbierať v prírode. To je v priemyselnom rozsahu väčšinou ťažké z dôvodu devastácie ich prirodzených biotopov.
Čím vás fascinuje lišajník a na aké aspekty sa vo výskume tejto rastliny zameriavate?
Spočiatku ma zaujímala najmä ich taxonómia a rozšírenie, to okrajovo robím dodnes. Na Antarktíde sme objavili viaceré neopísané druhy z niektorých ostrovov a dokonca som sa podieľal aj na objavení nových druhov. Našli sme aj nové druhy pre niektoré Balkánske krajiny, ktoré už boli známe z iných krajín. Ale viac ma zaujíma ich ekológia a fyziológia. Testovali sme vplyv vybraných ťažkých kovov na lišajníky, využívame ich aj v biomonitoringu znečistenia ovzdušia a pôdy, najnovšie s uplatnením v environmentálnej biotechnológii - fytoremediácii. Vďaka lišajníkom som sa dostal do nádherných pohorí Slovenska, Európy, Severnej a Južnej Ameriky, Antarktídy, Arktídy, subtropických pralesov Ázie, alebo Sahary. Ale aj na haldy po ťažbe rúd na Slovensku, dokonca na skládky komunálneho odpadu v Toskánsku, kde sme študovali vplyv znečistenia na fyziológiu modelových druhov lišajníkov.
Spomenuli ste, že ste skúmali protinádorový účinok lišajníkov. K akým poznatkom ste dospeli?
Venovali sme sa farmaceutickému využitiu sekundárnych metabolitov lišajníkov pri inhibícii rastu nádorových bunkových línií. Zistili sme, že lišajníkové zlúčeniny sú rozdielne účinné voči viacerým nádorovým bunkovým líniám. Mechanizmus ich pôsobenia je rozmanitý. Niektoré, napr. kyselina usnová, dokážu zabrániť tvorbe deliaceho vretienka pri delení nádorových buniek, čo spôsobí, že po aplikácii týchto zlúčenín nádorové bunky prestali rásť. Niektoré sekundárne metabolity, napr. atranorín, alebo kyselina usnová spôsobujú programovanú bunkovú smrť prostredníctvom depolarizácie mitochondriálnych membrán, čo spôsobuje znefunkčnenie metabolizmu nádorových buniek. Tieto naše práce sú dobre citované a slúžia ako podklad pre prehĺbenie poznania úlohy sekundárnych metabolitov vo farmaceutickom priemysle pre ďalšie vedecké skupiny na celom svete. Bolo by toho veľa, za čo vďačím lišajníkom, možno najmä za môj „symbiotický“ svetonázor žitia na našej planéte.