Fascinují mě „divnosti“– evoluční adaptace nebo mutace nám často odhalují důležité principy fungování života, říká Peter Fabian

Peter Fabian je součástí mezinárodního týmu, který získal prestižní grant Human Frontier Science Program na studium evoluce dýchacích strategií ryb. V rozhovoru se dozvíte o fascinujícím labyrintovém orgánu bojovnice pestré, ale i dalších tématech Fabian Labu optikou experimentální biologie.

 

Mezinárodní výzkumný tým, jehož jste součástí, byl úspěšný v žádosti o prestižní grant od Human Frontier Science Program, a v březnu 2025 získal financování ve výši 400 000 USD ročně po dobu tří let. Jaký význam bude mít projekt realizovaný i díky tomuto grantu pro vědeckou komunitu?

Grant Human Frontier Science Program je jedním z nejprestižnějších ocenění v oblasti základního výzkumu, s úspěšností žádostí kolem 4 %. Projekt propojuje vznik zcela nových týmů, v našem případě jde o nové propojení naší Fabian Lab a týmů z Maďarska a Japonska. Každá laboratoř přináší unikátní přístup – my se zaměřujeme na sekvenování buněk, maďarský tým na vývojové studie ryb a japonský tým na evoluční biologii. Grant nám umožní nejen hlubší experimentální výzkum evolučních procesů dýchacích strategií ryb, ale také pořádání sympozií a mobilitu mezi zapojenými laboratořemi.

Jaké jsou hlavní cíle vašeho výzkumu?

Jde o téma, kterému se na celém světě věnují řádově jednotky lidí. Naším cílem je lépe porozumět různým strategiím dýchání u ryb. Zatímco lidé dýchají plícemi a ryby žábrami, některé druhy ryb si vyvinuly unikátní orgány, které jim které jim umožňují dýchat jiným způsobem. Je popsáno asi 80 způsobů, jak mohou ryby ve vodě dýchat jinak než žábrami. Třeba kapr, když má kalnou vodu s nedostatkem kyslíku, se vyplave nadechnout nad hladinu, protože žádný speciální orgán nemá. Na rozdíl od ryb, které zkoumáme my.

Jaké ryby a jaké dýchací strategie zkoumáte konkrétně?

Dospívajíci jedinci Rájovce dlouhoploutvého (Macropodus opercularis) si vytváří speciální labyrintový orgán, který jim pomáhá efektivněji zpracovávat kyslík. A tím pádem mají lepší kondici, lépe přežívají a jejich potomstvo žije déle. Tento orgán představuje fascinující evoluční adaptaci, která může přinést zásadní poznatky o tom, jak se organismy přizpůsobují extrémním podmínkám. Náš projekt se zaměřuje na pochopení mechanismů vzniku tohoto orgánu, faktorů ovlivňujících jeho vývoj i jeho biologického významu. Snažíme se zjistit, co vede k tomu, že se u některých jedinců v průběhu života tento orgán, se kterým se nerodí, vytvoří. Zdá se, že se tak stane v momentu, kdy se poprvé vyplave nadechnout nad hladinu, ale jak jsem uvedl, nestane se to u všech zástupců tohoto druhu, a jedinci, kterým se tento orgán nevyvine, chřadnou a umírají.

Jak takový speciální orgán u ryby vypadá?

Zmiňovaný kapr dýchá žábrami a voda proteče skrz skřele ven. Naše zvláštní rybka to má jinak.
Nad skřelemi, respektive uvnitř, má dutinu, kde zachytává vzduch. Dýchá pomocí speciálního labyrintního orgánu, který vypadá jako květina, je zakroucený. Přes něj si vlastně přidýchává kyslík.

Jakým způsobem budete rájovce zkoumat?

Budeme analyzovat embrya i dospělé ryby, izolovat buňky a sledovat jejich chování v různých podmínkách. Pomocí pokročilých technologií můžeme zjistit, co jednotlivé buňky produkují a jak přispívají k funkci labyrintového orgánu. To znamená, že můžeme zjistit, že některá buňka asi produkuje hlen, aby se povrch toho orgánu nelepil, nebo že má takový tvar, respektive takovou funkci, a tím pádem by mohla oddělovat určité struktury, aby jimi snadno proudily krvinky.

Jak dále používáte v tomto výzkumu přístupy experimentální biologie?

Získané informace porovnáme s běžnou rybou, jako je zebřička, která tento orgán nemá. Dokonce plánujeme simulovat podmínky, jež by mohly vést k vytvoření podobné struktury u zebřiček. To vše nám může pomoci pochopit evoluční mechanismy vzniku tohoto jedinečného orgánu. To je vzdálená vize. Možná se to vůbec nepodaří, ale takto bychom chtěli pochopit mechanismus vzniku tohoto unikátního dýchacího orgánu.

Jaké jsou hlavní výzvy při tomto výzkumu?

Jednou z hlavních výzev je identifikace faktorů ovlivňujících vznik labyrintového orgánu. Musíme také zajistit efektivní spolupráci mezi mezinárodními týmy a sladit různé přístupy k výzkumu. Navíc jde o technologicky náročný projekt – od izolace buněk přes jejich analýzu až po simulace u modelových organismů.

Co vás osobně přivedlo k přírodním vědám?

Je to takový klasický příběh. Miloval jsem přírodu a zvířata, a nesnášel jsem, když se zabíjely. Vždy mě to fascinovalo rozebírat věci, protože jsem chtěl pochopit, jak věci fungují, zajímaly mě složité procesy. A teď se snažím spojit poznání o tom, jak funguje život, jak se tvoří orgány v našem těle. To mě přivedlo k vývojové biologii. Embryo mě fascinovalo už na základní škole... skoro se to bojím říct. Měl jsem štěstí na rodiče, kteří mě podporovali v mých zájmech. Jejich podpora byla klíčová pro to, abych mohl jít za svými cíli. Fascinují mě „divnosti“ v přírodě – evoluční adaptace nebo mutace nám často odhalují důležité principy fungování života.

Jak si tedy lze vysvětlit vznik těchto „podivností“, jako je labyrintový dýchací orgán u některých ryb?

Je to výsledek evoluce. To znamená, že se vyvinul určitý znak a jedinec, které ho má, přežije lépe déle. Díky tomu má více potomstva, a tak se tento znak dál šíří. Je to samozřejmě pro potřeby tohoto rozhovoru zjednodušené, mechanistické vysvětlení, ale v principu funguje.

Co vás bavilo ve škole?

Bavily mě přírodní vědy, hlavně biologie a chemie. Měl jsem a mám rád i výrokovou logiku. Já ji prostě miluji. Ty zvraty v matematice, geometrii – to mi vždy sedělo. Je to takový typický teen život vědce – někoho, koho to těší, aniž by si to uvědomoval.

Jak jste si vybral obor vysokoškolského studia?

Vyplynulo to přirozeně – fascinovala mě biologie a chemie. Proto jsem šel studovat biochemii na Univerzitu Komenského v Bratislavě. Naše laboratoř měla dobré vztahy s českými vědci, spolupracovali jsme. Díky tomu jsem strávil několikery letní prázdniny v laboratoři Parazitologického ústavu Akademie věd ČR v Českých Budějovicích. Učil jsem se tam nové techniky a získával zkušenosti. Díky této aktivitě a práci s buňkami mě doporučil Julius Lukeš, který působí i v Parazitologickém ústavu Akademie věd ČR na Ústav molekulární genetiky v Praze na Akademii věd ČR.

Ještě se ale vraťme k vaší postdoktorandské zkušenosti…

Vždycky říkám jednu věc: networking, networking, networking. Jsme sociální primáti, pro které má vztahový aspekt obrovský význam. Může nás posunout mnohem dál než náš individuální výkon. A právě díky networkingu a doporučením jsem se dostal dál. Po doktorátu jsem odjel na šest let do Ameriky. V Los Angeles v laboratoři Gage-e Crump-a jsem získal další výcvik v práci se zebřičkami. Základy jsem se naučil už v Praze, ale v USA jsem je prohloubil. Po dokončení doktorátu jsem se chtěl vrátit do střední Evropy. Českou republiku mám rád – získal jsem tu část svého vzdělání. A tak bylo přirozené se sem vrátit.

Co vám pomohlo dostat se ve vědecké kariéře dál, tedy ve vašem případě do Brna, na Oddělení fyziologie živočichů Ústavu experimentální biologie naší přírodovědecké fakulty?

S radostí jsem se přišel do Brna, kde se otevřela pozice přesně pro můj obor. Hledali odborníka na práci se zebrafish, česky zebřičku. Profesor Vítězslav Bryja, dnes ředitel Ústavu experimentální biologie PřF MU, chtěl zavést nové modely. Zebrafish jsou praktický model – relativně levné, snadno se s nimi učí pracovat, a administrativně jsou méně náročné než myši. Jsou částečně průhledné, takže můžeme sledovat vývoj orgánů v reálném čase. Lidé z mého týmu se právě teď dívají přes mikroskop a pozorují, jak v nich vznikají orgány. Mikroskop mě vždy fascinoval – nabízí pohled do jiného vesmíru, do mikrosvěta. To byl i jeden z důvodů, proč jsem chtěl pracovat se zebřičkami. Během Ph.D. jsem měl pod mikroskopem embrya, a viděl, jak se to zvíře hýbe, jak mu roste ploutev… Mikrosvět je prostě úžasný.

Jak se vám líbí na Ústavu experimentální biologie naší fakulty?

Dnes už netrávím tolik času u mikroskopu jako dříve. Většinu práce s ním dělají kolegyně a kolegové v našem týmu. Ale mikroskop je fascinující – říkáme mu "stroj času". Když se do něj ponoříte, hodiny utečou, ani nevíte jak:-D. Můj start v Brně byl opravdu pod šťastnou hvězdou. Když jsem přišel, získali jsme Dioscuri centrum. To bylo jedno ze tří center otevřených v Česku v rámci iniciativy německého Max Planck institutu a českého Ministerstva školství mládeže a tělovýchovy. Jedno z nich připadlo právě naší laboratoři. Na Ústavu experimentální biologie se mi pracuje výborně. Mám obrovskou podporu od vedení, což je nesmírně důležité. Podmínky tu jsou férové. Vím, že když přijdu s problémem, můžu ho řešit s nadřízenými. A vždy se dobereme dobrého řešení. Tým je poměrně velký, prostory jsou omezenější, ale učíme se spolupracovat. Máme pravidelné společenské akce, což pomáhá vytvářet dobré vztahy. Chceme dělat špičkovou vědu, ale zároveň si udržet lidskost.

Čemu se tedy věnuje vaše Fabian Lab?

Budujeme infrastrukturu pro zobrazovací techniky a genetický výzkum. Zaměřujeme se na vrozené genetické poruchy. Modelujeme je na zvířatech, abychom pochopili jejich mechanismus. Pracujeme například s alkaptonurií – vzácnou nemocí známou jako "černé kosti". Pacienti a pacientky mají tmavnoucí moč a degeneraci pojivových tkání. Na světě je asi 2 000 pacientů, z toho 200 na Slovensku. To je neuvěřitelně vysoký poměr. Brno je pro mě ideální místo – skvělé podmínky a blízkost ke slovenským pacientům. S jejich organizací jsme v kontaktu a vzájemně si vyměňujeme informace. Myši jako model této nemoci selhaly – jejich kosti netmavly. Ale náš model na zebřičkách ten fenotyp věrně napodobuje. Díky tomu můžeme detailně zkoumat mechanismy této choroby. Věda je o pochopení detailů – a my teď máme nástroj, jak je odhalit.

Co byste chtěl vzkázat mladým vědkyním vědcům?

Buďte zvědaví a neustále se ptejte na to, jak věci fungují. Věda je o objevování nového a překonávání překážek. Mějte vášeň pro to, co děláte, a nevzdávejte se před obtížemi – právě ty vás mohou posunout dál. Evoluce je plná překvapení.

Děkuji za rozhovor.
Zuzana Jayasundera