Za výskum v oblasti geomateriálov získal ocenenie v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov.
Laureát Ceny za vedu a techniku 2023 v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov – Mgr. Martin Šebesta, PhD. Zdroj: CVTI SR
Martin Šebesta je environmentalista a výskumný pracovník v oblasti environmentálnej geochémie a tohtoročný laureát Ceny za vedu a techniku 2023 v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov. Zaoberá sa výskumom nanočastíc s cieľom využitia ich účinkov na podporu či ochranu rastlín v poľnohospodárstve. Pôsobí ako výskumný pracovník v Ústave laboratórneho výskumu geomateriálov Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave.
Portálu VEDA NA DOSAH poskytol rozhovor, v ktorom nám okrem iného priblížil, na čo sa zameriava vo výskume, aké sú potenciálne úskalia využívania nanočastíc na životné prostredie aj zdravie človeka, ako by mohli biotechnologické objavy pomôcť pri riešení naliehavých problémov súčasnosti, ako vníma situáciu okolo klimatickej krízy, čo si myslí o hnutí Extinction Rebellion, ale aj to, čo preňho znamená práca v prírodných vedách.
Získali ste ocenenie v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov za prínos vo výskume environmentálno-geochemickej interakcie človekom vytvorených nanočastíc s pôdou, mikroorganizmami a rastlinami a možnosťami ich využitia v poľnohospodárstve. Čo pre vás znamená toto ocenenie?
Toto ocenenie pre mňa znamená veľmi veľa, pretože uznáva dôležitosť nášho výskumu, potenciál mladých vedcov a zodpovednosť, ktorú nesieme ako aktéri pozitívnej zmeny. Posilňuje to moje odhodlanie naďalej zmysluplne prispievať do oblasti vedy a techniky.
Ocenenie je pre mňa aj istým uznaním mojej doterajšej práce. Je naozaj povzbudzujúce a motivujúce vidieť, že moja práca má zmysel. Znamená to tiež uznanie dôležitosti environmentálneho a poľnohospodárskeho výskumu pri riešení niektorých z najnaliehavejších výziev našej doby. Je aj dôkazom toho, že kolektívne úsilie mojich mentorov, kolegov vedcov a obetavosť všetkých, ktorí ma na tejto ceste podporovali a spolupracovali so mnou, má zmysel. Motivuje ma pokračovať vo výskume s ešte väčšou vášňou a odhodlaním, vediac, že existujú vysoké očakávania na neustály pokrok našej práce a jej aplikácie pri riešení environmentálnych a poľnohospodárskych výziev.
Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov – Mgr. Martin Šebesta, PhD. Foto: Marián Zelenák, CVTI SR
Ako by ste laikovi vysvetlili, o čom je váš výskum?
Môj výskum sa zaoberá správaním človekom vytvorených nanočastíc v pôde a ich vplyvom na rastliny a pôdne mikroorganizmy, konkrétne plesne. Nanočastice sú malé častice vo veľkosti jedného až sto nanometrov. Ak by ste si prerezali vlas, tak by sa do jeho priemeru dalo vedľa seba naskladať viac ako tisíc nanočastíc. Preto nemôžeme nanočastice vidieť voľným okom a ani pod normálnym mikroskopom. Sú menšie ako vlnová dĺžka svetla. Na ich priame pozorovanie treba nástroje, ako je elektrónový mikroskop.
Spolu so svojím tímom skúmam, ako silno sú nanočastice naviazané na časti pôdy a za akých podmienok sa v pôde rozpúšťajú. Taktiež sledujem, pri akých koncentráciách majú nanočastice negatívne alebo pozitívne účinky na rastliny. Robíme to preto, aby sme ich vedeli zodpovedne používať na podporu či ochranu rastlín vo forme hnojív alebo iných látok. Interakciu s plesňami pozorujeme preto, lebo plesne sú dôležitými mikroorganizmami pri rozkladaní živej hmoty a uvoľňovaní živín v pôde. Napádajú rastliny a vedia rozpúšťať nanočastice alebo na ne vplývajú iným spôsobom.
Nanočastice sa čoraz viac využívajú v rôznych oblastiach priemyslu a poľnohospodárstva. V súvislosti s tým sa do popredia dostáva otázka ich bezpečného využitia a vplyvov na kvalitu životného prostredia aj ľudské zdravie. Sú tieto obavy opodstatnené?
Obavy týkajúce sa bezpečného používania a potenciálnych dopadov nanočastíc na životné prostredie a ľudské zdravie sú skutočnými problémami, ktoré je potrebné dôkladne zvážiť. Nanočastice ponúkajú množstvo výhod a inovácií v priemysle a poľnohospodárstve od zlepšenia výnosu plodín a dodávania živín až po zvýšenie účinnosti systémov podávania ošetrujúcich látok. Avšak ich jedinečné vlastnosti, najmä ich malá veľkosť a zvýšená reaktivita, vyvolávajú dôležité otázky týkajúce sa ich bezpečnosti a možných dôsledkov.
Prebieha diskusia o potenciálnych rizikách spojených s expozíciou nanočasticiam, či už prostredníctvom konzumácie potravín, alebo pracovnej expozície v poľnohospodárstve. Je nevyhnutné proaktívne riešiť tieto obavy, aby sa zaistila bezpečnosť poľnohospodárskych pracovníkov aj spotrebiteľov.
Ich malá veľkosť im umožňuje efektívne preniknúť do rôznych častí životného prostredia, čo môže ovplyvniť kvalitu pôdy, vodné ekosystémy a dokonca aj voľne žijúce zvieratá. Okrem toho môžu byť niektoré formy nanočastíc toxickejšie ako ich väčšie častice. To môže viesť k nezamýšľaným následkom, ako je kontaminácia pôdy alebo zmeny v správaní mikroorganizmov, ktoré sú kľúčové pre zdravie pôdy a udržateľnosť ekosystémov.
Okrem toho môže mať používanie nanočastíc v poľnohospodárstve vplyv na ľudské zdravie. Prebieha diskusia o potenciálnych rizikách spojených s expozíciou nanočasticiam, či už prostredníctvom konzumácie potravín, alebo pracovnej expozície v poľnohospodárstve. Je nevyhnutné proaktívne riešiť tieto obavy, aby sa zaistila bezpečnosť poľnohospodárskych pracovníkov aj spotrebiteľov. Dôležitosť riešenia týchto obáv nemožno podceňovať.
Spolupráca s Masarykovou univerzitou v Brne pri sledovaní nanočastíc v listoch rastlín. Zľava: Martin Šebesta, doktorandka Shadma Afzal z Indie na výskumnej stáži k aplikácii nanočastíc na rastliny, Tomáš Vaculovič z Masarykovej univerzity v Brne. Autor: Martin Šebesta
Vedci, priemyselné odvetvia, regulačné orgány a tvorcovia politík majú spoločnú zodpovednosť za to, aby spolupracovali na zavedení bezpečných postupov, noriem a predpisov na zmiernenie potenciálnych nepriaznivých účinkov. Tým zamedzíme neodôvodneným obavám, ktoré môžu brániť vo využití výhod nanotechnológií. Môžeme tak zabezpečiť, aby malo používanie nanočastíc v priemysle a poľnohospodárstve pozitívny prínos pre spoločnosť a zároveň sa minimalizovalo akékoľvek potenciálne poškodenie životného prostredia a ľudského zdravia.
Mottom tohtoročného Týždňa vedy a techniky na Slovensku 2023 je Po kroku k pokroku. Čo podľa vás prekonalo najväčší pokrok v oblasti vášho výskumu za posledné roky?
Najzaujímavejším objavom za posledné roky bolo pre mňa pozorovanie, ako aplikovanie niektorých nanočastíc na listy rastlín, konkrétne nanočastíc oxidu zinočnatého, dokáže zmierniť vplyv toxických prvkov, ako je kadmium alebo arzén. Hlavným objavom bolo, že takáto aplikácia na listy bola účinnejšia ako aplikácia priamo do pôdy, ktorá však bola tiež účinná. To nám umožňuje pestovať bezpečnejšie plodiny aj na takých miestach, ktoré boli historicky zaťažené znečistením pôd. Na Slovensku je to napríklad oblasť hornej Nitry, kde v roku 1965 prišlo k veľkej ekologickej katastrofe, keď sa po dlhotrvajúcich zrážkach pretrhla hrádza Pôvodného odkaliska v Zemianskych Kostoľanoch. Do povodia rieky Nitra vtedy uniklo cca 2,5 milióna metrov kubických popola, čo spôsobilo kontamináciu pôd arzénom v okolí rieky Nitry až po Nové Zámky.
Zaoberáte sa aj biologickou syntézou. Ide o pomerne nový interdisciplinárny odbor, ktorý má ambície pomôcť pri riešení mnohých problémov súčasnosti, ako je napríklad klimatická kríza či problém hladu na svete. Môžu byť biotechnologické objavy nástrojmi, ktoré pomôžu riešiť pálčivé problémy súčasnosti? Mohli by ste nám to vysvetliť na nejakom príklade?
Biotechnologické objavy rozhodne môžu byť nástrojmi, ktoré pomôžu vyriešiť niektoré pálčivé problémy súčasnosti, ak im dáme správny právny rámec a zavedieme ich do praxe. Biologická syntéza, ktorá je v podstate syntézou s využitím živých organizmov alebo ich extraktov, nám môže pomôcť vytvárať rôzne druhy látok s tými správnymi vlastnosťami a s použitím environmentálne menej zaťažujúcich spôsobov.
Martin Šebesta spolu s tímom v laboratóriu. Zľava: Silvia Vyhnáleková, Bence Farkas, Eva Duborská, Martin Šebesta (stojaci v strede), Martin Urík, Michaela Matulová, Lenka Urbánová. Autor: PriF UK v BA, Maroš Ondrejka
Ja a môj tím sa takto snažíme využiť mycélium (podhubie) húb, ktoré sa pestuje na hubových farmách. Na takýchto farmách sa vypestujú plodnice húb – jedlé nadzemné časti, ktoré sa predávajú v obchodoch. Podhubie sa potom dáva skompostovať, no my ho vieme využiť na syntézu nanočastíc, ktoré by mohli mať biokompatibilnejšie vlastnosti smerom k rastlinám. Rastliny ich vo väčšej miere a ľahšie prijmú do svojich pletív.
Aké sú problémy a riziká biologickej syntézy?
Biologická syntéza, teda syntéza, ktorá využíva organizmy na syntetizovanie molekúl alebo iných látok, má niekoľko úskalí. Často pri takejto syntéze používame geneticky modifikované organizmy, ktoré majú zvýšenú genetickú schopnosť vytvárať konkrétny druh molekuly, ktorú chceme syntetizovať. Vývoj a implementácia regulačných rámcov pre takto vytvorené produkty biologickej syntézy môžu byť zložité.
Zaistenie bezpečnosti, kvality a etických hľadísk pre geneticky upravené organizmy a ich produkty je veľkou výzvou. Taktiež existuje riziko neúmyselného uvoľnenia geneticky modifikovaných organizmov (GMO) do životného prostredia, čo môže viesť k narušeniu životného prostredia. Okrem toho existujú obavy z úmyselného (zlomyseľného) používania bioinžinierskych organizmov alebo patogénov, čo podčiarkuje dôležitosť opatrení biologickej bezpečnosti. Rovnako aj kríženie alebo tok génov medzi geneticky upravenými organizmami a ich divokými náprotivkami môže viesť ku genetickej kontaminácii prirodzených populácií, čo môže potenciálne zmeniť ekosystémy.
Taktiež existuje riziko neúmyselného uvoľnenia geneticky modifikovaných organizmov (GMO) do životného prostredia, čo môže viesť k narušeniu životného prostredia.
No aj pri využívaní organizmov, ktoré nie sú geneticky modifikované, môže nastať problém. V mojom odbore sa napríklad občas využívajú plesne, ktoré napádajú rastliny, na vytváranie nanočastíc. V takomto prípade hrozí riziko kontaminácie týchto nanočastíc spórami plesní, čo môže spôsobiť, že síce vytvoríme nanočastice, ktoré dokážu prenikať do pletív rastlín ako plesne, no zároveň nakazíme rastlinu plesňou. Preto je dôležité mať postupy, kedy takýto organizmus buď nepoužívame, alebo máme mechanizmy, ktoré takému niečomu zamedzia.
Jednou z ďalších oblastí, o ktorú sa zaujímate, je pomerne nová vedná disciplína biomimetika a biomimikry, ktorá prináša riešenia inšpirované prírodou. Na akých princípoch je táto metóda postavená a aké sú zaujímavé výstupy, ktoré sa uplatnili aj v praxi?
Biomimikry, čo je vlastne využívanie princípov prírody alebo, ľudovejšie povedané, napodobňovanie prírody, je metóda založená na veľmi dôkladnom pochopení procesu, ktorý si chceme z prírody zobrať, a potom aj jeho umelú implementáciu bez pomoci organizmu.
Vo svojich projektoch viac využívam bioutilizáciu, čo je využitie vlastností samotných organizmov vo svoj prospech, ale tiež máme časti, ktoré sú biomimikry. V prípade nášho tímu to znamená, že sa inšpirujeme tým, ako plesne, ktoré napádajú rastliny, prenikajú do listov rastlín. Podľa toho sa snažíme používať podobné molekuly na povrchu nanočastíc, aby sa vedeli efektívne dostať do listov a tam uvoľnili rastlinnú výživu, mikronutrient, napríklad železo alebo zinok.
Takým úplne všedným príkladom biomimikry je suchý zips, ktorý bol vynájdený tak, že jeho stvoriteľ, švajčiarsky inžinier George de Mestral, pozoroval, ako sa bodliaky zachytili na srsti jeho psa. De Mestral tento princíp preniesol po viacerých pokusoch do výroby a dnes túto biomimikry technológiu používame všetci. Tiež existuje neoprénové oblečenie na plávanie, ktoré takýmto biomimikry princípom imituje kožu žraloka a znižuje odpor vody pri plávaní.
Aké inšpirácie nachádzate v prírode vy? Nosíte v hlave nejaké nápady, ktoré by ste rád zrealizovali?
V predchádzajúcej otázke som uviedol, ako používame biomimikry v praxi. Občas mám však aj nápady, ktoré neviem sám realizovať. Jeden taký nosím so sebou: ako spraviť ventilátory tichšími, aby nás toľko nerušili pri práci. Napadlo mi, či by sme nemohli použiť adaptácie, ktoré majú sovy, známe tichým letom. Ich perie je na koncoch špecificky geometricky zakončené, má špecifické zúbkovanie a je jemné, vďaka čomu je ich let tichý. Možno by takýmto spôsobom modelované listy rotora ventilátora mohli byť tichšie.
Pôsobili ste v environmentálnom centre v Cuyahoga Valley National Park v Ohiu. Koľko času ste tam strávili a čo bolo náplňou vašej práce?
V environmentálnom centre Národného parku Cuyahoga Valley som pôsobil počas bakalárskeho štúdia ako environmentálny lektor. Kvôli tomu som mal ročný odklad štúdia. Mali sme pre deti skvelý program, ktorý ich učil o prírode a udržateľnosti. Prvých asi tridsať minút sme si v triede vysvetľovali niektoré teoretické veci a následne sme ich išli spoznávať priamo do prírody. Deti to veľmi bavilo a mňa tiež. Je to podľa mňa najlepší a najzaujímavejší spôsob, ako učiť o prírode. Všetky školy, ktoré majú park, jazero, rieku či les vo svojej blízkosti, by takýto spôsob výuky mali implementovať do svojich osnov. Učil som takto hlavne tretí a štvrtý ročník a o niečo menej aj šiesty a siedmy ročník základných škôl.
V roku 2018 ste vyhrali GLOBSEC City Challenge 2018 za návrh najlepšieho technologického a sociálneho riešenia pre problémy mesta. O aké riešenia ide? Podarilo sa už niektoré z nich implementovať?
GLOBSEC City Challenge 2018 bola esejová súťaž. Vo svojej eseji som navrhol potenciál multifunkčného urbanistického konceptu vo fiktívnom meste Pijova-Rocla, kde som spojil serverové datacentrá, solárnu energiu a možnosť mestského poľnohospodárstva do jednej multifunkčnej budovy.
Vzostup dátových centier vedie k produkovaniu nadmerného tepla. Toto odpadové teplo sa môže využiť na rast rastlín v strešnom skleníku. Už niekoľko rokov existujú technológie skla, ktoré zachytáva slnečnú energiu a premieňa ju na elektrickú energiu. Je teda solárnym panelom a pritom je dostatočne priesvitné, aby sa za ním mohli pestovať rastliny. Takáto integrácia informačných technológií a udržateľného poľnohospodárstva v mestských oblastiach rieši environmentálne, ekonomické a sociálne výzvy a ponúka sľubný model budúceho rozvoja miest.
Tento môj návrh sa mi nepodarilo implementovať a ešte som nevidel, že by všetky tri prvky boli implementované. Viem však, že minimálne v niektorých oblastiach sveta, myslím si, že aj na Slovensku, je niekoľko firiem, ktoré majú dátové centrá vyhrievajúce skleníky. Aj keď technologický pokrok napreduje rýchlo, je možné, že priesvitné solárne panely budú ešte zopár rokov víziou budúcnosti, a potom sa podarí vytvoriť aj také budovy, aké som navrhol v eseji.
Pozrite si
Ako vy ako environmentalista vnímate situáciu okolo klimatickej krízy, globálneho otepľovania a napríklad aj hnutia Extinction Rebellion? Snažíte sa aj vy ako jednotlivec znížiť svoju uhlíkovú stopu?
Ako environmentalista vnímam situáciu okolo klimatickej krízy a globálneho otepľovania ako naliehavú globálnu výzvu. Veda má v tomto jasno: ľudské aktivity, ako je spaľovanie fosílnych palív a odlesňovanie, viedli k uvoľňovaniu skleníkových plynov, čo má za následok zvyšovanie globálnych teplôt, častejšie extrémne výkyvy počasia a narúšanie ekosystémov. Je to kríza, ktorá ovplyvňuje nielen životné prostredie, ale aj ľudské spoločenstvá a ekonomiky.
Hnutie Extinction Rebellion z môjho pohľadu slúži ako budíček pre svet. Zdôrazňuje potrebu okamžitej a radikálnej akcie v boji proti zmene klímy. Aj keď nemusím nevyhnutne súhlasiť so všetkými metódami hnutia, oceňujem naliehavosť a vášeň, ktoré prináša do diskusie o klíme. Pripomína nám to, že si nemôžeme dovoliť nekonať zoči-voči takému kritickému problému.
Ako jednotlivec znižujem svoju uhlíkovú stopu. Verím, že osobné činy, bez ohľadu na to, aké sú malé, môžu znamenať významný rozdiel. Snažím sa míňať menej vody, nevlastním auto, a teda v plnej miere používam verejnú dopravu, aspoň čiastočne minimalizujem svoj odpad a skúšam znova používať rôzne krabice aj iné obaly. Tiež som zástancom politík a iniciatív, ktoré podporujú obnoviteľnú energiu, obehovú ekonomiku a ochranu a odolnosť voči zmene klímy. Zatiaľ čo individuálne úsilie je nevyhnutné, systémová zmena je rovnako dôležitá. Riešenie klimatickej krízy si vyžaduje kolektívny záväzok jednotlivcov, komunít, vlád a priemyselných odvetví prejsť k udržateľnejšej a odolnejšej budúcnosti.
Hnutie Extinction Rebellion z môjho pohľadu slúži ako budíček pre svet. Zdôrazňuje potrebu okamžitej a radikálnej akcie v boji proti zmene klímy. Aj keď nemusím nevyhnutne súhlasiť so všetkými metódami hnutia, oceňujem naliehavosť a vášeň, ktoré prináša do diskusie o klíme. Pripomína nám to, že si nemôžeme dovoliť nekonať zoči-voči takému kritickému problému.
Čo by ste odkázali mladým ľuďom, ktorí rozmýšľajú o štúdiu prírodných vied?
Mladým ľuďom, ktorí uvažujú o štúdiu prírodných vied, by som ponúkol niekoľko nasledujúcich postrehov. Prírodné vedy sú bránou k pochopeniu sveta okolo nás. Je to cesta nikdy sa nekončiaceho odhaľovania tajomstiev vesmíru, zložitosti a rozmanitosti života na Zemi. Objavy prírodných vied často prispievajú k riešeniam niektorých z našich najnaliehavejších výziev.
Prírodné vedy vás vybavia schopnosťami kritického myslenia a riešenia problémov, ktoré sa dajú uplatniť v rôznych oblastiach. Či už študujete biológiu, chémiu, fyziku, alebo environmentalistiku. Hranice medzi vednými disciplínami sa stierajú a vytvárajú príležitosti pre interdisciplinárnu prácu. To znamená, že môžete spojiť svoju vášeň pre rôzne vedy a riešiť mnohostranné problémy. Stanete sa súčasťou globálnej komunity podobne zmýšľajúcich ľudí pracujúcich na rozširovaní ľudského poznania.
Prírodné vedy sú bránou k pochopeniu sveta okolo nás. Je to cesta nikdy sa nekončiaceho odhaľovania tajomstiev vesmíru, zložitosti a rozmanitosti života na Zemi. Objavy prírodných vied často prispievajú k riešeniam niektorých z našich najnaliehavejších výziev.
Moja práca v prírodných vedách mi umožňuje neustále skúmať, učiť sa a prispievať k poznatkom, ktoré môžu spraviť svet krajším. Naplnenie nachádzam v procese objavovania, v kladení otázok a v hľadaní odpovedí, ktoré posúvajú hranice ľudského poznania. Aj keď chyby a slepé uličky, ktoré pri skúmaní robím a nachádzam, vedia byť frustrujúce, pocit úspechu, ktorý pochádza z malého príspevku k nášmu pochopeniu sveta, je pre mňa hlboko obohacujúci.
V čom vás vaša práca a výskum obohacujú? Žijete vedou aj v súkromí?
Pokiaľ ide o to, či žijem s vedou aj v súkromnom živote, odpoveď je áno. Veda je pre mňa spôsob myslenia a pozorovania sveta. Zvedavosť a analytické myslenie si nosím so sebou v každodennom živote. Či už je to diskusia o vedeckých témach s priateľmi a rodinou, uskutočňovanie osobných experimentov, alebo jednoducho žasnutie nad prírodným svetom. Veda je neoddeliteľnou súčasťou toho, ako vnímam svet okolo seba a ako sa doň zapájam.
Veda je pre mňa spôsob myslenia a pozorovania sveta. Zvedavosť a analytické myslenie si nosím so sebou v každodennom živote.
V rámci svojho súkromného života sledujem vývoj technológií obnoviteľných energií, vtipné edukačné videá o rôznych živočíchoch. Odmalička mám rád dinosaury a doteraz si o nich čítam vedecko-populárne články, na youtube sledujem videá niektorých paleontológov, ktorí zároveň robia edukačnú činnosť. Veda obohacuje môj osobný aj profesionálny život.
Záznam z podujatia odvysiela RTVS na Dvojke 18. novembra 2023 o 20.10 hod.
