Jsou pro nás sinice a řasy nějakým způsobem významné nebo jsou pro lidstvo pouze kapitolou z učebnice biologie? To se studenti dozví v této úloze založené na nasměrovaném bádání.

Soubory ke stažení (*.pdf)

Výchozí text

Sinice se na naší planetě poprvé objevily před 2,7 až 3,5 miliardami let. Jsou to jediné prokaryotické organismy, které vykonávají oxygenní fotosyntézu – proces, při kterém za přísunu slunečního záření vzniká glukóza a plynný kyslík (z hlediska této reakce odpadní produkt). Díky tomu před zhruba 2,4 miliardami let zapříčinily událost označovanou jako The Great Oxygenation Event (zkráceně GOE). Zjednodušeně řečeno: sinice „naplnily“ atmosféru kyslíkem, což způsobilo okysličení oceánského i terestrického prostředí a tím i následný vznik komplexních životních forem.¹ Před GOE byla drtivá většina organismů na Zemi obligátně anaerobní (takové organismy mohou žít pouze v prostředí bez kyslíku). GOE tak pro tyto organismy znamenal zkázu – proto se tato událost někdy označuje také jako Oxygen Crisis neboli „kyslíková krize“.²

Řasy a sinice jsou již po staletí využívány jako potravina či krmivo pro zvířata. V Číně se takto hojně využívají některé druhy rodu Nostoc, které v podobě sušených kuliček slouží např. jako přísada do polévek či omáček. Ve střední Americe a Africe je pak tradičním produktem tzv. tecuitlatl (v Africe zvaný dihé) vyráběný ze sinic rodu Limnospira (dříve Arthrospira či Spirulina). Tato surovina se taktéž používá především jako přísada do omáček a polévek. Tento rod sinic obsahuje velké množství bílkovin (až 60 % v sušině) a minerálů.³

Další významnou skupinou v potravinářství jsou ruduchy. Rod Pyropia, v Japonsku známý také jako Nori, je bohatý na jód, vlákninu a vitamíny A, B a C. V Japonsku a Jižní Koreji se tyto řasy pěstují již od 17. století. Nori se v Japonsku používá hlavně k obalování kousků sushi. V Číně tento produkt nalezneme mj. v řadě polévek. Významným artiklem vyráběným z ruduch je také agar, získávaný např. z rodů Pterocladia nebo Gelidium. Čím dál větší využití má v potravinářství jako zahušťovadlo, je však možné se s ním setkat také ve vědecké praxi, kde se uplatňuje jako substrát pro pěstování mikrobiologických kultur. Velmi podobný agaru je karagenan, jehož zdrojem jsou dnes převážně druhy Eucheuma, Ahnfeltia a Gigartina.³ Využívá se např. jako emulgátor či stabilizátor, je možné jej nalézt mj. v mléčných výrobcích, cukrovinkách, ale také v zubních pastách.⁴

Uplatnění v potravinářském průmyslu nachází také chaluhy. Například řasa Alaria esculenta je oblíbeným pokrmem v Irsku, Skotsku a na Islandu. Roste v chladných severních vodách a je bohatá na bílkoviny a vitamíny. Ve východní Asii se pak velmi hojně pěstují chaluhy rodu Laminaria; vyrábí se z nich populární produkt kombu (též zvaný haidai).³ Významným segmentem v potravinářství jsou barviva. Současným celosvětovým trendem je nahrazování syntetických (a potenciálně zdravotně závadných) barviv těmi přírodními.⁵ Právě sinice a řasy mohou být jejich zdrojem. Seznam nejčastěji používaných barviv rostlinného původu je uveden v tabulce níže.

barvivo	kód aditiva	barva	příklady organismů
chlorofyly	E140	zelená	Chlorella spp.
betakaroten	E160a	oranžová	Dunaliela salina
lutein	E161b	žlutá	Scenedesmus almeriensis
astaxanthin	E161j	červená	Haematococcus pluvialis
riboflavin	E101	žlutá/oranžová	Chlorella spp.

Extrakty z řas či sinic můžeme obecně najít v řadě kosmetických výrobků, zejména v nejrůznějších krémech či pleťových maskách. Nejčastěji se jedná o již zmíněný karagenan nebo algináty (sodné nebo vápenaté soli kyseliny alginové získávané z chaluh). U výtažků z řady druhů řas byly prokázány antioxidační účinky, např. u fukoxanthinu – karotenoidu získávaného mj. z druhu Saccharina religiosa.³

Řasy však nejsou součástí pouze biopaliv, ale také paliv fosilních. Většina ropných ložisek na Zemi totiž vznikla z rozsivek⁹ (obrázek 1) a ze zelených řas rodu Botryococcus (obrázek 2).¹⁰

Řasy mají obecně poměrně jednoduché nároky na prostředí. Optimální teplota pro růst je u řas obecně 20-30 °C. Dalšími faktory jsou přístupnost a koncentrace živin, množství oxidu uhličitého, pH prostředí a také intenzita světla a jeho periodicita. Je možné je pěstovat in vitro buď klasickou metodou (v lahvi či jiné nádobě), anebo pomocí zařízení „lab-on-a-chip“.

Hmota zbylá po tomto zpracování se může dále využít např. pro výrobu hnojiv, doplňků stravy či krmiva pro zvířata.⁸ Podle dokumentu Renewables 2020 – Global Status Report jsou největšími světovými hráči na poli biopaliv Spojené státy americké, Brazílie, Indonésie a Čína.¹¹

Neopomenutelnou surovinou je křemelina (též diatomit). Jedná se o horninu tvořenou zkamenělými schránkami (frustulami) rozsivek. Největší ložiska můžeme nejčastěji najít v oblastech s vulkanickou či hydrotermální aktivitou, např. v národním parku Yellowstone v USA nebo na Islandu.¹² Četná ložiska se ale nachází také v České republice, kupříkladu v Národní přírodní rezervaci SOOS u Františkových Lázní¹³ či v Borovanech u Českých Budějovic (obrázek 4).¹⁴ Sopky a termální prameny ovšem nejsou podmínkou pro výskyt křemeliny, příkladem mohou být jezera na severu Švédska.¹² Křemelina se vyznačuje mj. vysokou porézností a propustností, nízkou tepelnou vodivostí, malou velikostí částic a také je chemicky inertní. To všechno ji předurčuje k širokému průmyslovému využití – lze ji použít jako filtrační médium (např. při výrobě piva či whisky), plnivo (např. do zubních past, kde působí i jako abrazivum) nebo jako izolační materiál.¹⁵

Rozsivky mají velké uplatnění i v nanotechnologiích. Do jejich frustul je možné vložit nanočástice sloučenin různých kovů (např. oxidu titaničitého) a vytvořit tak nano-kompozit, který bude mít větší odolnost a také větší technologické využití. V nanomedicíně se pak modifikované rozsivky dají použít k imunodiagnostice či jako médium pro podávání léčiv.¹⁶

Seznam literatury

1. DEMOULIN C. F., LARA Y. J., CORNET L., FRANÇOIS C., BAURAIN D., WILMOTTE A., JAVAUX E. J. 2019. Cyanobacteria evolution: Insight from the fossil record. Free Radical Bio. 140:206-23.
2. JURÁŇ J., KAŠTOVSKÝ J. 2016. Nový pohled na systém řas a jak ho učit? Živa. 6:299-301.
3. BARSANTI L., GUALTIERI P. 2006. Algae – Anatomy, Biochemistry and Biotechnology. CRC Press, Boca Raton. 301 pp.
4. NEČAS J., BARTOŠÍKOVÁ L. 2013. Carrageenan: a review. Veterinární medicína. 58(4):187-205.
5. KOVAČ D. J., SIMEUNOVIĆ J. B., BABIĆ O. B., MIŠAN A. Č., MILOVANOVIĆ I. L. 2013. Algae in Food and Feed. Food and Feed Research. 1:21-31.
6. EDELMANN M., AALTO S., CHAMLAGAIN B., KARILUOTO S., PIIRONEN V. 2019. Riboflavin, niacin, folate and vitamin B12 in commercial microalgae powders. Journal of Food Composition and Analysis. 82:1-10.
7. FÉR POTRAVINA. Seznam éček. Dostupné z: https://www.ferpotravina.cz/seznam-ecek (staženo 13. 2. 2021).
8. SAAD M. G., DOSOKY N. S., ZOROMBA M. S., SHAFIK H. M. 2019. Algal Biofuels: Current Status and Key Challenges. Energies. 12.
9. SHUKLA S. K., MOHAN R. 2012. The Contribution of Diatoms to Worldwide Crude Oil Deposits. In Gordon R., Seckbach J. The Science of Algal Fuels: Phycology, Geology, Biophotonics, Genomics and Nanotechnology. Springer, Dordrecht. pp. 355-82.
10. GLIKSON M., LINDSAY K., SAXBY J. 1989. Botryococcus – a planktonic green alga, the source of petroleum through the ages: Transmission electron microscopical studies of oil shales and petroleum source rocks. Organic Geochemistry. 14(6):595-608.
11. REN21. 2020. Renewables 2020 Global Status Report. REN21 Secretariat, Paris. 365 pp.
12. ZAHAJSKÁ P., OPFERGELT S., FRITZ S. C., STADMARK J., CONLEY D. J. 2020. What is diatomite? Quarternary Research. 96:48-52.
13. AGENTURA OCHRANY PŘÍRODY ČR. 2016. Plán péče o národní přírodní rezervaci Soos na období 2016-2023. Dostupné z: https://drusop.nature.cz/ost/archiv/plany_pece/ (staženo 4. 3. 2021).
14. ZNACHOR P. 2008. Rozsivky – podivuhodné řasy v krabičce. Živa. 1:10-1.
15. INGLETHORPE S. D. J. 1993. Industrial Minerals Laboratory Manual: Diatomite. British Geological Survey, 37 pp.
16. MISHRA M., ARUKHA A. P., BASHIR T., YADAV D., PRASAD G. B. K. S. 2017. All New Faces of Diatoms: Potential Source of Nanomaterials and Beyond. Frontiers in Microbiology. 8:1239.

Seznam obrázků

1. Navicula sp.
   zdroj: https://www.eoas.ubc.ca/
2. Botryococcus braunii
   zdroj: sinicearasy.cz, Jan Kaštovský
3. Fotobioreaktor
   zdroj: Wikimedia Commons, IGV Biotech
4. Křemelinový lom v Borovanech u Českých Budějovic
   zdroj: wikiwand.com, Jan Dudík

úvodní fotografie: Pixabay