Pavlína Modlitbová: Mikroplasty se k nám dostávají i přes rostliny. Dokonce byly i v pivu

Proč je tak důležité sledovat výskyt mikroplastů v rostlinách?

Mikroplasty se dnes nacházejí prakticky ve všech složkách životního prostředí, v půdě, ve vodě i v ovzduší, a různými způsoby interagují s rostlinami. Na povrch rostliny mohou přilnout, když se mikroplasty přichytí například na povrch kořenového systému, nebo jsou kořenovými systémy přijímány přímo do rostlin. V rostlinách mohou být následně transferovány do nadzemních částí rostliny, jako jsou listy či plody, které pak slouží ostatním organismům jako potrava. 

To je velmi podstatné, protože právě přes rostliny se mikroplasty dostávají do potravního řetězce, a nakonec tedy i k nám lidem. Studium jejich výskytu a chování v rostlinách nám pomáhá pochopit, jak velké riziko tato kontaminace představuje. Důležité je také zjistit, zda a jak mikroplasty ovlivňují fyziologii rostlin a tím i kvalitu potravin, které z nich získáváme. Mikroplasty totiž již byly nalezeny v lidské krvi i plicích, a i když zatím neumíme přesně odhadnout jejich dlouhodobé účinky, jisté je, že je nemůžeme ignorovat.

Co to vlastně jsou mikroplasty a co obsahují?

Zavedená definice dle ISO říká, že mikroplasty jsou plastové částice o velikosti 1 až 1 000 mikrometrů. Menší částice jsou pak nazývány nanoplasty a větší makroplasty. Kromě toho, že mikroplasty samy o sobě představují materiál přírodě cizí, fungují také podobně jako houba, která na sebe váže toxické látky, například těžké kovy nebo polyaromatické uhlovodíky. 

Na povrchu mikroplastů se pak mohou uchycovat i nebezpečné patogeny a díky mikroplastům tak mohou být přenášeny v rámci ekosystémů na velmi dlouhé vzdálenosti. Zároveň jsou mikroplasty extrémně odolné vůči biologickým rozkladným procesům, plast zůstává plastem po stovky až tisíce let. Mikroplasty byly nalezeny již i v produktech, u kterých bychom to vůbec nečekali, například v chlebu nebo pivu.

Jak působí mikroplasty na život v půdě?

V půdě mohou měnit fyzikálně-chemické vlastnosti prostředí, například zadržování vody nebo dostupnost živin. Zasahují tak do rovnováhy půdního ekosystému, což má přímý vliv na mikroorganismy i vyšší organismy. Mění se také dynamika rozkladu organické hmoty nebo aktivita půdních živočichů. Tyto procesy jsou přitom klíčové pro úrodnost půdy a její schopnost podporovat zdravý růst rostlin.

Co způsobují mikroplasty přímo v rostlinných tkáních?

Z dosavadních vědeckých poznatků vyplývá, že přítomnost mikroplastů může narušovat fyziologii rostlin – například zpomalovat růst, měnit strukturu buněk nebo zasahovat do jejich metabolismu. Na úrovni celého organismu se to může projevit snížením vitality rostliny.  Ovšem i pokud mikroplasty zůstanou pouze přichyceny na povrchu rostlin, mohou vytvářet agregáty nebo povrchový film, který zabraňuje vstupu živin či vody do rostliny.

Má to důsledky i pro zemědělství?

Určitě. V budoucnu bude nezbytné sledovat, do jaké míry mikroplasty ovlivňují výnosy nebo kvalitu plodin. Kromě čistě produkční stránky hraje roli i to, jak spotřebitelé vnímají bezpečnost potravin.

Jaké další polutanty v rostlinách zkoumáte?

Před mikroplasty jsem se zaměřovala hlavně na těžké kovy, například kadmium, a na speciální nové druhy nanočástic, jako jsou kvantové tečky nebo foton-upkonverzní nanočástice. Šlo vždy o to zjistit, zda a jak se tyto látky do rostlin dostávají, kde se přesně v rostlinách nacházejí a jaké mají účinky jak na celou rostlinu, tak i na její jednotlivé orgány. Předchozí výzkum mi umožnil získat velmi dobré znalosti v bioimagingu rostlin, které dnes využívám právě i u studia mikroplastů.

Jakým konkrétním projektům jste se v minulosti věnovala?

Měla jsem štěstí, že jsem se mohla zapojit do celé řady týmů a spolupracovat s kolegy z Česka i ze zahraničí. Velice si vážím spolupráce s Damjanou Drobne z Lublaně, kde jsem v rámci doktorátu strávila téměř deset měsíců v jejím extrémně úspěšném Bionanoteamu. Sama jsem pak vedla nebo se podílela na projektech, které se pohybovaly od základního po aplikovaný výzkum. 

Červenou nití mé práce poslední dekády byla prostorově rozlišená prvková analýza rostlin, tedy bioimaging. Podařilo se mi získat i grant od Technologické agentury ČR na vývoj detekčního systému laserové ablace neboli spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) pro monitoring kontaminace rostlin nanočásticemi. Velmi zajímavé bylo také využití metody LIBS v medicíně – například při zpřesňování identifikace okrajů maligních tkání nebo v imunologických stanoveních.

Spektroskopie laserem buzeného plazmatu byla použita i na Marsu

Právě tuto metodu, tedy spektroskopii laserem buzeného plazmatu, využíváte velmi často. Můžete ji přiblížit?

Spektroskopie laserem buzeného plazmatu neboli LIBS z anglického Laser-Induced Breakdown Spectroscopy používá jako zdroj energie lasery. Zaostřený laserový svazek dopadne ve formě laserového pulzu na vzorek, jehož mikroskopickou část odpaří a vytvoří plazma. Ze změřeného emisního spektra pak lze určit, jaké prvky se ve vzorku nacházejí. Je to rychlá a cenově dostupná screeningová metoda, která je schopná měřit vzorky ve všech třech skupenstvích a u pevných vzorků lze pak sestavovat i hloubkové profily anebo povrchové mapy distribuce vybraných prvků. 

Tato technika umožňuje analyzovat velké množství vzorků a mapovat i relativně velké plochy. Velkou výhodou je možnost měření přímo in-situ, tedy ve venkovních podmínkách, s využitím ručních přenosných LIBS zařízení. Technika LIBS již byla využita jak na Marsu, tak i na mořském dně – její uplatnění je tedy opravdu široké. Pro mě je atraktivní také tím, že poskytuje prostor pro inovace a přizpůsobení konkrétním potřebám výzkumu.

Jaké další metody používáte?

Pro identifikaci samotných mikroplastů využívám Ramanovu spektroskopii. Celkový obsah prvků po rozkladu biologických vzorků pak stanovujeme pomocí technik, jakou jsou atomová absorpční spektroskopie či optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem. K charakterizaci velikosti částic slouží pak metody jako dynamický rozptyl světla nebo skenovací elektronová mikroskopie. Kombinace více metod nám pak dává komplexnější informace o zkoumaném vzorku a hledaných analytech, protože každá technika má své nesporné výhody, ale také i limity.

Plánujete se tomuto výzkumu věnovat i v delším časovém horizontu?

Ráda bych uspěla v grantových soutěžích se svými vlastními projekty a postupně vybudovala menší výzkumnou skupinu, která by se věnovala konkurenceschopnému výzkumu kontaminantů v životním prostředí, a především v rostlinách. Dále pak začínám velmi zajímavou spolupráci se skvělou vědkyní Alenou Moudrou z Národního ústavu duševního zdraví, kde se chceme věnovat možnému vztahu mezi přítomností mikroplastů v tělech vybraných savců a výskytem závažných onemocnění.  Věřím, že téma má obrovský potenciál i pro mezinárodní spolupráce a pro uplatnění v praxi.

Skloubit vědeckou kariéru a rodinu je i tak velká výzva

Jak se vlastně žije mladé talentované vědkyni nad rámec výzkumu jako takového?

Když jsem byla mladá a bezdětná, šlo to velmi snadno, mohla jsem se plně věnovat vědě, jezdit na zahraniční stáže, letní školy či konference. S příchodem dětí se ale situace změnila. Návrat do práce byl hodně náročný, malé děti bývají často nemocné a jediné, co doopravdy chtějí, je být se svojí mámou. Volného času pro sebe nebo partnera tak bylo absolutní minimum. 

Teď, když už mám obě děti ve státní školce, je to snazší, a dokonce si občas najdu čas na jógu nebo projížďku na kole. Ale skloubit vědeckou kariéru a rodinu je i tak velká výzva. Myslím, že právě sdílení zkušeností může pomoci ostatním ženám nebát se kariéru ve vědě zvažovat. Je ale nutné vždy brát v úvahu ohromnou časovou zátěž, kterou s sebou věda přináší. 

To ostatně souvisí s cenou L’Oréal-UNESCO Pro ženy ve vědě.

Ano, tento program upozorňuje na podreprezentaci žen ve vědě, snaží se bourat strukturální bariéry a ukazovat mladým dívkám, že i pro ně je věda otevřená cesta. Moc si vážím, že jsem se stala součástí této iniciativy. Ocenění mi dalo velkou motivaci a také pocit, že má smysl ukazovat i tu složitější stránku vědeckého života, kterou je třeba skloubit s rodinou.

Proč je důležité vést mladé lidi k vědě a zájmu o ni?

Protože věda je základem pro řešení klíčových problémů současnosti, od změny klimatu přes lidské zdraví až po udržitelnost zemědělství. A potřebujeme do ní zapojit všechny talenty bez ohledu na pohlaví. Pokud se podaří skloubit vědeckou kariéru s běžným životem, budou mít ženy i muži rovnou šanci přispět k poznání, které nás všechny posouvá dopředu. 

Zdroj: L’Oréal-UNESCO Pro ženy ve vědě

Pavlína Modlitbová pochází ze Žďáru nad Sázavou, kde strávila své dětství. Po Střední průmyslové škole chemické v Pardubicích studovala na Fakultě chemické Vysokého učení technického v Brně (VUT). Poté působila téměř deset let ve výzkumné laboratoři Laserové spektroskopie na Středoevropském technologickém institutu (CEITEC), který také spadá pod VUT. V současné době je součástí výzkumné skupiny Oty Samka Biofotonika a optofluidika na Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR. Její odborné zaměření je chemie životního prostředí a ekotoxikologie, podílela se na řadě projektů jak základního, tak aplikovaného výzkumu. Je čerstvou laureátkou ocenění L'Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě za rok 2025.

O programu L’ORÉAL-UNESCO Pro ženy ve vědě

Nadace L’Oréal podporuje ženy po celém světě, dává jim možnost utvářet svou budoucnost a měnit společnost k lepšímu. Zaměřuje se na tři hlavní oblasti: vědecký výzkum, inkluzivní krásu a opatření v oblasti klimatu. Talentový program L’ORÉAL-UNESCO Pro ženy ve vědě byl založen v Paříži v roce 1998 za účelem podpory žen – vědkyň. Program si klade za cíl oceňovat úspěchy již etablovaných vědkyň a vliv jejich odborné činnosti na současnou společnost, ale rovněž poskytovat podporu mladým vědkyním na počátku jejich kariéry. Od svého vzniku se postupně rozšířil do mnoha států světa a vyznamenal více než 4 100 žen ze 110 zemí.