Řasa se dohodla s imunitním systémem mloka

Někdy se stane, že máme před nosem mimořádný objev ukrytý v systému, který je už celá desetiletí předmětem výzkumu. Ryan Kerney z Dalhousie University v kanadském Halifaxu to zažil na vlastní kůži, když pozoroval zblízka shluk jasně zelených koulí – vajíček s embryi axolotla skvrnitého (Ambystoma maculatum).Někdy se stane, že máme před nosem mimořádný objev ukrytý v systému, který je už celá desetiletí předmětem výzkumu. Ryan Kerney z Dalhousie University v kanadském Halifaxu to zažil na vlastní kůži, když pozoroval zblízka shluk jasně zelených koulí – vajíček s embryi axolotla skvrnitého (Ambystoma maculatum).

Axolotl skvrnitý je americký příbuzný našeho mloka. Nazelenalé zabarvení jeho vajíček způsobuje jednobuněčná řasa Oophilia amblystomatis. O té už je nějakou dobu známo, že si užívá symbiotický vztah s vajíčky axolotla skvrnitého, vyvíjejícími se ve vodě. Jenže tahle symbióza byla původně chápána jako symbióza mezi embryem a řasami, přítomnými v rosolovitém obalu vajíčka. Embryo produkuje dusíkem bohaté metabolity, které chutnají řasám, a ty zase fotosyntézou zvyšují obsah kyslíku ve vodě v bezprostřední blízkosti embryí.

Řasa obklíčená elektrárnami

Kerney si ale všiml, že jasně zelenou barvu řas pozoruje nejen z gelovitého obalu vajíček, ale i z embryí samotných. „Ze zvědavosti jsem se rozhodl udělat fluorescenční snímek nevylíhnutého embrya axolotla skvrnitého s dlouhou expozicí,“ říká Kerney. Svítící tečky na snímku indikovaly, že tělní buňky embrya mohou obsahovat chlorofyl, proto Kerney použil zobrazení transmisní elektronovou spektroskopií (TEM), aby jev prozkoumal blíže. „V buňkách axolotlů, které obsahují řasy, je často vidět několik mitochondrií, které obklopují symbiotické buňky řas,“ konstatoval Kerney nad TEM zobrazením. Mitochondrie jsou elektrárny zvířecích buněk, které energii reakcí kyslíku a metabolických produktů glukózy přeměňují do ATP (adenosin trifosfátu) – molekuly, která pro buňku skladuje energii. Takže mitochondrie, shromážděné okolo buněk řas, mohou těžit z kyslíku a uhlovodíků vzniklých při fotosyntéze v těchto zvláštních buňkách.

Protekce imunitního systému

Symbióza s fotosyntetizujícími organismy je známá u bezobratlých, například u korálů, nebo podivuhodného zeleného mořského plže na alternativní pohon Elysia chlorotica. Připomeňme jen, že ten si dokonce „ukradl“ některé geny, potřebné pro fotosyntézu, a poté, co se »nabije« chloroplasty z řas Vaucheria, nemusí téměř rok přijímat potravu. Buňky obratlovců ale mají velmi složitý adaptivní imunitní systém, který rozeznává a zneškodňuje jakýkoliv »nevlastní« biologický materiál. Proto si poradíme s nebezpečnými bakteriemi a viry, které občas dostanou chuť nás obydlet, a ani si toho nevšimneme. Jen když je jich přesila, imunitní systém akceleruje a dostaneme horečku, která nás »položí«. Ale v případě axolotla a jeho spřátelených řas to neplatí. Buňky samy nějak změnily s vidinou profitu ze symbiózy svůj imunitní systém, vypnuly ho nebo nějak změnily pravidla.

Oboustranný profit

Není známo, jak důvěrné vztahy mezi axolotlem a řasami začaly. Ryan Kerney se teď pokouší zjistit, jak k tomu mohlo dojít, v návaznosti na předchozí výzkumy. Např. Lynda Goffová, bioložka z kalifornské university v Santa Cruz, už dříve zjistila, že embrya bez přítomnosti řas pomaleji rostou a naopak, že řasy lépe prosperují, když embryo roste, rychleji se začleňují do obalu vajíček. Ale jak a kdy se staly řasy součástí embryonálních buněk?
Kerney zpozoroval, že když se začne tvořit nervová soustava embrya, objeví se při detekci v této fázi vývoje zelený záblesk fluorescentního značení v každém vajíčku. Ten nastane v důsledku vývoje řas, kterým prospívá zvyšující se produkce dusíkem bohatých metabolitů z embrya. Když se jejich produkce zvýší, musí být pro řasy cesta dovnitř otevřená a vyšší množství řas zvyšuje šanci, že se některé dostanou dovnitř. Tato závislost také nabízí hypotézu pro to, proč dosud nebyly řasy uvnitř embryí axolotlů nalezeny. Embrya mohla být studována před fází, ve které se řasy začnou množit. Ale to, že je nevidíme, ještě neznamená, že řasy v embryonálních buňkách nejsou i předtím.

Zelené rodinné stříbro

Aby toho nebylo málo, vědci objevili symbiotické buňky řas ve vejcovodech dospělých samiček. Během průchodu vejcovodem se vajíčko axolotla oblékne do ochranného gelového obalu. Toto překvapivé zjištění tedy naznačuje, že se symbiotické řasy předávají z matky do gelového obalu potenciálního potomka už při reprodukci. Bylo by možná zajímavé, kdyby byl další výzkum zaměřený na imunologické charakteristiky řas, nalezených ve vejcovodech, a řas volně plovoucích v nějakém vodním rezervoáru, které nemají s axolotlem žádné důvěrné vztahy. Možná by se ukázalo, že povrchové struktury buněk spřátelených řas, důležité pro imunitní systém, byly přizpůsobené tak, aby je imunitní systém axolotlů považoval za vlastní. Právě proto se tyto přizpůsobené řasy možná předávají z matky na potomstvo. Jiná hypotéza nabízí možnost, že v zárodečné buňce imunitní systém ještě nefunguje a řasa, která do ní pronikne je po jeho spuštění rozeznávaná jako »vlastní«. I to by mohl být důvod toho, proč jsou řasy přítomné hned »na startu“«.

Způsobí axolotlové revoluci?

„Zajímalo by mě, zda by se mohly řasy dostat přímo do zárodečné buňky,“ říká David Wake, profesor na University of California v Berkeley, který sledoval Kerneyovu prezentaci. „To by opravdu byla výzva dogmatu (o možnostech buněk obratlovců zacházet s cizím biologickým materiálem). Ale proč ne?“  David Wake pak společně s Davidem Buckleyem z Národního muzea přírodních věd v Madridu, který se specializuje na biologii obojživelníků, potvrdili, že tato práce nám pomůže pochopit, jak je schopnost rozeznávat vlastní struktury předávána buňkami obratlovců během vývoje.

Volnomyšlenkářské buňky

Protože mlokům a axolotlům mohou dorůstat údy, mnoho buněk dospělých jedinců má v různé míře schopnost změnit specializaci na jinou během života axolotla (jakoby se například kožní buňky přeškolily na nervové buňky, když by to právě bylo zapotřebí).
To může také znamenat, že specializované buňky dospělých axolotlů jsou schopné tolerovat řasy uvnitř, protože proces, při kterém se učí rozeznávat vlastní struktury je odlišný ostatních obratlovců. Nabízí se tady nepřeberné množství otázek a hypotéz a to znamená, že tento objev otevírá lákavé široké pole dalších výzkumů. Ty mohou pomoci najít další nové zákonitosti v symbióze živých organismů nebo imunologii obratlovců a může přinést ještě mnohá překvapení při průzkumu podobných vztahů.

Zelení alchymisté

Pod pojmem řasy je schovaná velká a značně nesourodá skupina jedno- i vícebuněčných mikroorganismů, které využívají energii slunečního záření. Dokážou využívat pro stavbu svých buněk i to, co lidé považují za znečištění, takže bujně rostou ve vodách, které obsahují hnojiva spláchnutá z polí, fosfáty z pracích prášků i těžké kovy. Toho se využívá v čistírnách odpadních vod. Řasy téměř doslova mění jedy ve zlato. Podle dostupných údajů se sklízí na celém světě 7 mil. tun mořských řas, přibližně polovina se využívá v potravinářství (získává se z nich např. agar, karagen, algináty, beta karoten), druhá polovina v kosmetice, medicíně apod. Z netradičních způsobů využití stojí za zmínku řasa produkující vodík v budoucnosti použitelný jako palivo a řasy, které recyklují, vyrábí kompost z rostlinných zbytků.

Ve špatnou dobu na špatném místě

Stejné řasy ale na jiném místě dělají lidem vrásky. Řeč je o řasách, které mohou ohrožovat spořádaný chod chladicích systémů jaderných elektráren. V nádržích otevřených světlu, ve kterých se díky odpadním vodám udržuje celoročně teplota okolo 20 ºC, se řasám daří. Hůře se pak vede návazným systémům – řasy mohou ucpávat filtry a čerpadla. Produkují kyslík a ten může urychlovat korozi kovových součástí, které s řasami přicházejí do styku. V jaderných elektrárnách proto s řasami vedou neutuchající nákladné chemické války. Vědci z Botanického ústavu AV ČR v. v. i. našli i jiné, přirozenější, účinnější a levnější řešení. „Ověřili jsme, že samotný zooplankton je schopen velice účinně odfiltrovat rasy, i bez přidávání drahých preparátů. Podporou rozvoje zooplanktonu jsme dosáhli výrazně lepších výsledků ve srovnání se standardně ošetřovanými nádržemi,“ komentoval výsledky projektu RNDr. Jaromír Lukavský, CSc.

Rubriky:  Příroda
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Loňský rok opět zlomil teplotní rekord

Loňský rok opět zlomil teplotní...

Podle údajů Světové meteorologické organizace (WMO) byl rok 2016...
Čtyřmetrový medvěd? I takový se proháněl po Zemi…

Čtyřmetrový medvěd? I takový se...

To si tak člověk zvesela vykračuje lesem, když zničehonic na něj vybafne medvěd. Už...
Můra jménem Donald Trump

Můra jménem Donald Trump

Nový americký prezident Donald Trump se již stihl zapsat do dějin...
10 zajímavých faktů o mikrobech

10 zajímavých faktů o mikrobech

Jsou neviditelní, jsou jich triliardy, někteří škodí, jiní jsou...
Mezinárodní sčítání vodních ptáků je tady!

Mezinárodní sčítání vodních...

O tomto víkendu (tj. 14. – 15. ledna 2017) se řada milovníků ptactva chystá...
Olomoučtí vědci vyvinuli unikátní metodu izolace genů rostlin

Olomoučtí vědci vyvinuli unikátní...

Vědci z olomoucké laboratoře Ústavu experimentální botaniky AV ČR vyvinuli metodu,  která...
Nově objevený gibbon dostal jméno po Star Wars

Nově objevený gibbon dostal...

Vědci objevili nového primáta, který žije ve východním Myanmaru a...
Ayersova skála: Největší monolit na světě

Ayersova skála: Největší monolit...

Austrálie je v mnoha ohledech zvláštní země. Místní flóra nebo fauna je...
Co skrývají pleny?

Co skrývají pleny?

Od zavedení jednorázových plen ve 40. letech minulého století došlo v mnoha směrech k...
Návrat kočky divoké na Šumavu?

Návrat kočky divoké na Šumavu?

Fotopasti Rysích hlídek natočily v Pošumaví dvě videa šelmy, která nápadně...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nejstarší kavárna v Evropě: Ženy tu sváděl sám Casanova!

Nejstarší kavárna v Evropě: Ženy tu...

Giacomo Casanova usrkne horkého nápoje a...
6x nejslavnější vojevůdci českých dějin: Zastaví Tatary i Napoleona!

6x nejslavnější vojevůdci českých...

Víte, čím se do našich dějin zapsal syn Přemysla...
Vulcan: Hon na planetu, která nikdy neexistovala

Vulcan: Hon na planetu, která...

Pátrají po ní desítky stovky, astronomů po celém...
Tajemství spánku: Jakou moc má nenápadný vládce nad naším životem?

Tajemství spánku: Jakou moc má...

Čas, během kterého spíme, je i přes vědecký výzkum...
Pomsta z onoho světa: Potrestal senzibila Hitlerův přízrak?

Pomsta z onoho světa: Potrestal...

Jasnovidec Hans Finger se dlouhá léta skrývá před...
Malé flíčky, skvrnky nebo částečky: Co vám to plave v oku?

Malé flíčky, skvrnky nebo...

Možná jste si jich už někdy všimli. Malé flíčky,...
První komiks světa? Oslavuje válečné úspěchy římského císaře!

První komiks světa? Oslavuje válečné...

Horký letní večer roku 113 n. l. na Trajánově...
Prase savanové: Troufne si i na lidi?

Prase savanové: Troufne si i na...

Se svojí mohutnou hlavou, širokým rypákem a lysým...
Hmyzí kyborgové: Záchranáři i špioni budoucnosti!

Hmyzí kyborgové: Záchranáři i...

Zástupci hmyzí říše tvoří zhruba 75 % veškerého...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.