Mikrořasa (zde Haematococcus), za přítomnosti světla z vody a oxidu uhličitého produkuje kyslík a výživnou biomasu. (Kredit: Algaennovation, CC BY)

Naše „západní stravování“ vyžaduje velké množství půdy, vody a energetických zdrojů. Lesy postupně mizí a jsou nahrazovány zemědělskou půdou. Z velké míry k zajištění živočišné produkce. Hnojiva, která se aplikují při pěstování krmných obilovin a jiných plodin, znehodnocují půdu a mnohde se postupně vytváří biologicky „mrtvé zóny“. Takový stav se týká se již území ve více než 400 ústí řek. Jde o hospodaření, které je pro stále rostoucí celosvětovou populaci neudržitelné.   Důležitým zdrojem omega-3 mastných kyselin a esenciálních aminokyselin, jsou pro velkou část populace ryby. Jejich maso ale už mnohde představuje riziko konzumace těžkých kovů a toxických organických chemických látek. V případě mořských ryb to neplatí, ale většina oceánů už je lovena nadměrně nebo na maximální možné výši . 

Situaci se nedaří moc zlepšit ani akvakulturám produkujícím mořské živočichy. Rybí farmy, které se zdály být řešením, se potýkají s vážnými dopady na životní prostředí. Znečišťují okolní vody. To by nebylo ještě to nejhorší. Ukazují se být ale hrozbou pro volně žijící mořské tvory, na které se z umělých chovů přenášejí choroby a parazité. Jinak řečeno, tento druh hospodaření se zdravými populacemi ryb ve volné přírodě moc dohromady nejde. 

William Moomaw,

spoluautor studie, environmentalista a klimatolog, absolvent Massachusetts Institute of Technology.

(Kredit: Tufts University)

Problém dostatku potravin, to není jen nasytit hladové kaloriemi, ale i vyváženou stravou s proteiny a dalšími nezbytnými látkami nutnými pro život. William Moomaw, hlavní autor tří IPCC zpráv, za něž instituce obdržela Nobelovu cenu míru, přichází s návrhem, jak problém hladovějjícího lidstva vyřešit -  kultivací mikroorganismů.  Nejde o myšlenku novou, podobných návrhů už bylo hodně, ale se všemi to zatím vždy dopadlo jako s předvolebními sliby.  K realizacím nedošlo kvůli malé stravitelnosti výsledného produktu, přítomnosti toxinů, či jiným zádrhelům. Tentokrát by tomu tak být nemělo. Projekt, pod nímž je kromě Američana Moomawa podepsán ještě Izraelec Asaf Tzachor,  je postaven na komerční velkovýrobě mořských mikrořas. Právě ty by měly zajistit základní lidské potřeby i krmiva pro zvířata a ryby. 

Nannochloropsis oculata (Kredit: Wikipedia, volné dílo)

My, lidé, jsme odkázáni na příjem omega-3 mastných kyselin a nepostradatelných  aminokyselin. V chudých zemích je zajišťují ryby. V případě realizace navrhovaného programu velkovýroby mikrořas, by o nic strávníci nepřišli. Navrhované mořské řasy totiž produkují prakticky všechny látky jako ryby. Navrhovaným způsobem by se potřebné nutriční látky dostávaly na stůl jen v jiné podobě, s vynecháním mezistupně (zprostředkovatele) ryb. To by produkci živin, v porovnání s rybolovem a chovem ryb, výrazně zlevnilo a zefektivnilo. 

Navrhovaný projekt podpořily i výsledky krmných pokusů na potkanech. S mikrořasou je loni provedl jiný výzkumný tým -  Michael Kagan v Izraeli a  Ray Matulka v Orlandu (USA). Hlodavcům  dávali řasy každý den v dávce 10 mililitrů mikrořas na kilogram hmotnosti. Analýza moči, klinická chemie, hematologie, patologie a histopatologie u pokusných zvířat nezjistila, že by jim to nějak škodilo. Navrhovaná řasa Haematococcus se proto jeví být vhodným adeptem na budoucí výživu lidstva. 
Výhodou řas je, že se dají pěstovat ve sladké i mořské vodě. Jejich tělíčka v řádu mikrometrů zvládají vytvářet aminokyseliny, mastné kyseliny i vitamíny a  koncentrují i minerály, antioxidanty a sacharidy. Mikrořasa Nannochloropsis oculata, alias „Nanno“, se environmentalistům zdá být k tomu účelu zvláště vhodnou. Je totiž bohatá na omega-3 kyseliny. V sušině má okolo 40 % bílkovin a z nich jedna třetina obsahuje esenciální aminokyseliny a 6 % z toho jsou esenciální mastné kyseliny - eikosapentaenové, známé pod zkratkou EPA. A hlavně, vše je ve formě pro střevním trakt snadno využitelné.   

Chilské rybářské plavidlo se zhruba 400 tunami makrel. (Kredit: NOAA)

Z komerčního pohledu není takový byznys riskantním skokem do neznáma. Už dnes se v obchodech setkáváme s produkty asi stovky kmenů řas. Většinou zatím jen jako potravinovými doplňky, a nebo krmivy pro ryby.

Navrhovaná průmyslová výroba mikrobů by měla řadu výhod, mimo jiné, tzv. udržitelný způsob hospodaření. Řasy lze totiž  pěstovat v otevřených nádržích a to jak ve sladké, tak slané vodě. Zjednodušeně řečeno, stačí k tomu jen oxid uhličitý a sluneční svit. Alternativně mohou být řasy pěstovány v brakické vodě nebo mořské vodě v uzavřených průhledných trubkách nazývaných fotobioreaktory. S Nanno technologií v komerčním měřítku údajně již začali v Texasu, kde má jít o bazény s brakickou vodou obohacovanou o oxid uhličitý. 

Fotobioreaktor s řasami „krmený“ oxidem uhličitým a světlem. (Kredit: IGV Biotech, CC BY-SA)

Na Islandu se zase orientují na fotobioreaktory s vodou mořskou. I tam řasám přilepšují oxidem uhličitým. Island, na rozdíl od Texasu, má tu výhodu, že tam mohou využívat přebytečnou energii z geotermální elektrárny, a tak se rozhodli, že pro ně výhodnější sluneční světlo nahradit LED osvětlením. V porovnání s bazénovou produkcí má být výroba pomocí fotobioreaktorů perspektivnější. Má ještě menší požadavky na prostor. Bloky lze skládat na sebe jako LEGO i vertikálně. Tím, že jde o uzavřený systém, nemá provoz ztráty vody odpařováním.

Produkce esenciálních aminokyselin z pohledu potřeby sladké vody a roční produktivity a záboru půdy. (Kredit: Průmyslová biotechnologie, CC BY-ND)

Jednou z charakteristik trvale udržitelného rozvoje, je množství produkce proteinů z jednotky plochy a kolik je k tomu potřeba vody. V porovnání se zvířaty a rostlinami si ve všech parametrech řasy stojí velmi dobře. Na produkci jednoho kilogramu esenciálních aminokyselin z hovězího masa je potřeba 148 000 litrů sladké vody a 125 čtverečních metrů úrodné půdy. Technologií Nanno v otevřeném bazénu s brakickou vodou se stejné množství (kilogram esenciálních aminokyselin) vyrobí s 20 litry sladké vody a záborem 1,6 čtverečního metru. Bonusem je, že může jít o prostor s půdou zcela neplodnou či neobdělávatelnou. Protikladem Nanno technologie je výroba bílkovin pěstováním rostlin. Taková produkce ale vyžaduje úrodnou  půdu a hodně vody. Mnohdy je rostlinná produkce dokonce méně efektivní, než chov zvířat na maso. Jako příklad se uvádí hrách.  Na jeho pěstování potřebujeme dvakrát tolik sladké vody a 6,5 ​​násobek plochy úrodné půdy, než když si k produkci aminokyselin zvolíme chov drůbeže.

Ve vodních ekosystémech, jako například ve Velkých jezerech, tvoří mikroskopické řasy základ potravních řetězců. (Kredit: Michigan Sea Grant)

S „Nanno“ (rozuměj Nannochloropsis oculata) se již na našich stolech setkat můžeme. Zatím většinou jen ve formě gelových kapslí, které jsou alternativou krilu, nebo rybího oleje. Pro mnohé se kapsle z krabičky nadepsané „omega-3“ staly každodenním zvykem, aniž by tušili, z čeho „to“ je. V práškové formě se již uvažuje s extraktem z řas, který by rozšířil nabídku v barech zdravé výživy. Produkty s řasami by se v začátcích měly začít objevovat také jako zdravé svačinky pro sportovce a v obohacených těstovinách v supermarketech. Kromě zmíněné Oculaty se již na trhu slušně zabydlely i řasy Spirulina a Chlorella. I ony se dají sehnat jako mouka z řas, případně jako čaj. Asi je zbytečné dodávat, že i jejich produkce je komerčně úspěšná.

K velké radosti dietologů se dnes šidí masné výrobky sójou, luštěninami a bramborovým škrobem. Takto nastavované masné alternativy lze vyrobit s 6,4 krát menšími nároky na sladkou vodu než v případě výrobku z poctivého hovězího masa. Nevýhodu těchto rostlinných masných alternativ je, že je na ně potřeba 2,2 krát více orné půdy. 
Nově navrhovaná alternativa alternativy (například burgry vyrobené z Nanno), snižuje potřebu plochy více než 75krát a potřebu sladké vody snižuje faktorem 7 400. Tvrdí se, že „řaso-hambáče“ jsou svou výživovou hodnotou srovnatelné s těmi z poctivého masa. 
Řasa, které se autoři věnovali z hlediska výživy, je zajímavá ještě něčím. V sušině jejích buněk je až 30 % oleje. Stačí si ale pohrát s jejím genomem a s obsahem dusíku v kultuře a v laboratorních podmínkách dokáže mít v sušině 60 až 70 procent oleje. Produkce bionafty mikrořasami by tak mohla pomoci vyřešit problémy alergiků v čase květu řepky, snížit aplikace pesticidů, herbicidů, zamezit úbytku humusu z opakovaného setí řepky a tím i snižování vláhové sorbční schopnosti půdy a s tím spojených problémů, jakými jsou například povodně.     

Závěr

My, kteří jsme v době privatizace, když se zhaslo, zůstali chvíli stát a teď stojíme opodál, si už nemusíme zoufat. Čas levných, chutných a výživných amarounů se rychle blíží.

Komentář osla

Musíme jen doufat, že Moomaw, vedoucí studie a vedoucí činovník IPCC hodnotících zpráv z dob takzvané hokejky a kdy byl klimatický panel oceněn Nobelovkou, se tentokrát nemýlí. Mohlo by se totiž stát, že večer bychom usínali s plnými žaludky, ale ráno se časem nemohli postavit na nohy. Tak totiž neslavně skončilo zkrmování kvasnic u skotu. Když se dojnicím dalo do žlabu hodně toho, co si kupujeme v lékárně jako Pangamin, tak po čase „odešly na nohy“. Pravda, u skotu se tehdy jednalo o kvasinky a ne o řasy. Ale jistá podobnost s mikro řasami tu je. Kvasinky také po nutriční stránce mají vše, co je k výživě potřeba. Jejich problém je v tom, že buňka obsahuje také deoxyribonukleovou kyselinu. Kvasinky a jiní mikrobi nemají tolik genů jako zvířata, ale v poměru velikosti (respektive malosti) buňky mají nukleotidů hodně. Nejde tu o to, že by konzumace genů byla škodlivá, ale o to, co je jejich základem – stavební kameny. V případě přílišné konzumace pyrimidinových a purinových dusíkatých bází, které jsou základem genetického kódu, totiž také platí, že všeho moc škodí.

Pakostnice neboli Dna od Jamese Gillraye z roku 1799

Už naši předkové měli své zkušenosti se zvýšenou degradací purinů na kyselinu močovou. Vysoká koncentrace kyseliny močové v krvi vede ke krystalizaci  a drobné krystalky urátů pak dráždí okolní tkáně. Často jsou postiženy klouby a jejich zánět doprovází nesnesitelné bolesti. Ve finále se choroba projeví degenerací kloubů. Této veselosti se dříve říkalo pakostnice, a nebo také nemoc králů a bohatých.  Dnes to  odborně nazýváme  dnou. Jako možná příčina bývá uváděna vysoká konzumace masa a ryb. A právě v tom se může skrývat čertovo kopýtko konzumace mikrořas. V porovnání zkonzumovaného množství genetického materiálu, by na tom takové řaso-hambáče byly hůř, než ty tradiční z hovězího či drůbežího. A spolu s tím by narostlo i riziko plynoucí z vysoké produkce kyseliny močové a tvorby urátů. Na citované pokusy, které u potkanů nic negativního neprokázaly, bychom moc sázet neměli. Když se podíváme do metodiky, tak pokusná zvířata zmíněnými řasami tehdy krmili jen čtrnáct dnů!
Mikrořasy by se u lidí mohly snadno postarat o to, že z nemoci bohatých by rázem byla nemoc chudých. Jediným kladem projektu by pak bylo snad jen to, že kulhajících migrantů by se až na padesátou rovnoběžku moc nedostalo.  

Literatura

Michael L.Kagana, Ray A.Matulka.: „Safety assessment of the microalgae Nannochloropsis oculata“. Toxicology Reports. Volume 2, 2015, Pages 617-623.

Rodolfi L, et al.:"Microalgae for oil: strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low-cost photobioreactor". Biotechnol Bioeng. 102, 2008

Simionato D,et al.: „The response of Nannochloropsis gaditana to nitrogen starvation includes de novo biosynthesis of triacylglycerols, a decrease of chloroplast galactolipids, and reorganisation of the photosynthetic apparatus“. Eukaryotic Cell. 2013

William Moomaw, Asaf Tzachor.:  Micro solutions for a macro problem: How marine algae could help feed the world.The Conversation, 10. 2017