U malého procenta druhů světlušek, lidově zvaných »svatojánků« či »svatojánských mušek« se vyvinula zvláštní schopnost. Letící samečkové dokážou zapínat a vypínat své »lucerničky« naráz, jakoby na popud neviditelného dirigenta. Tajemství této podivuhodné synchronizace nedávno rozlouskli američtí vědci.
Mezi zástupci nejpočetnějšího hmyzího řádu a nejpočetnější skupiny živých organismů vůbec, tedy mezi brouky, nalezneme asi 2000 druhů, kterým dala příroda do vínku schopnost vydávat světlo. Valná většina z nich patří do čeledi světluškovitých, drobných nenápadných broučků, jejichž zelenavá světýlka dobře známe i z našich letních luk. I když je jejich světélkování z chemického hlediska relativně dobře probádané, pro vědce zbývá stále velká řada úkolů. Entomologové z univerzity v Mansfieldu v americkém státě Connecticut se nedávno pokusili ukázat, jakou roli hraje synchronizované zapínání a vypínání světla při jejich námluvách.
Není světluška jako světluška
Většina ze zhruba 2000 druhů světluškovitých brouků žije v subtropických a tropických oblastech světa. U nás se setkáme pouze se druhy dvěma – světluškou větší (Lampyris noctiluca) a světluškou menší (Lamprohiza splendidula). Napříč tak velkým počtem druhů se přirozeně setkáváme s velkou řadou odlišností. S téměř stoprocentní jistotou můžeme říci, že přinejmenším larvy a samičky světlušek jsou v přírodě obávanými dravci. Za oběť jim padnou většinou drobní živočichové, žijící v půdě či přímo na povrchu – drobní plži či různí »červi« (hlístice, kroužkovci). U řady druhů (např. u druhů našich) samičky zcela ztratily křídla a na první pohled připomínají spíše larvu. Ani schopnost světélkování není u všech skupin stejná. Některé druhy například nesvětélkují vůbec, u jiných (např. u podčeledí Ototretinae a Ototretadrilinae) zase druhotně přišli o schopnost vydávat světlo pouze dospělci.
Tisíce propojených samečků
Ve světélkovacích schopnostech jednotlivých druhů světlušek existují však i další rozdíly. U zhruba jednoho procenta z celkového počtu se vyvinula zvláštní a pro pohled odborníka i laika fascinující strategie. Samečkové letící ve vzduchu totiž dokážou rozsvěcovat a zhasínat své světlo současně, a to s přesností na fascinující tisícinu vteřiny. Signál, který takto předávají, je druhově specifický – u každého druhu světlušek je systém krátkých bliknutí a následujících pauz jiný. Na signál samečků zase odpovídají samičky, které vyčkávají na větvích či listech trávy krátkým bliknutím, které ve světluščí řeči znamená něco jako: „Vidím tě, pojď na návštěvu!“. Tento pozoruhodně komplikovaný jev pochopitelně volá po vysvětlení. „Na téma synchronie světlušek existuje již řada velmi přesných pozorování i vysvětlujících hypotéz. Až dodnes však nikdo experimentálně netestoval, zda má synchronie nějakou funkci,“ popisuje výchozí bod svých zkoumání Andrew Moiseff z University of Connecticut.
Jak obelstít samičku?
Neurobiolog prof. Moiseff se svým kolegou, zoologem Jonathanem Copelandem, se rozhodli zkoumat jeden ze severoamerických druhů světlušek Photinus carolinus. Do své laboratoře přinesli řadu samiček, které posbírali v národním parku Smoky Mountains ve státě Tennessee. „Chtěli jsme pro naše světlušky vytvořit něco jako virtuální svět,“ komentuje své počínání v laboratoři prof. Moiseff. Na strop laboratoře proto připevnili řadu svítivých diod. Každá dioda přesně napodobovala signál, který vydávají samečkové příslušného druhu. Jelikož vědce především zajímalo, jak budou samičky reagovat na drobné nesoulady v synchronizaci, rozsvěceli diody s drobnými časovými úchylkami. Tímto způsobem se snažili přijít na to, proč se během evoluce vlastně synchronizace signálu vyvinula.
Nápověda pro nevěsty
Snad žádný vědec by nepochyboval o tom, že synchronizace světelných signálů musí světluškám nějak napomáhat v jejich námluvách, a tudíž v rozmnožování. Závěry Američanů tento předpoklad jednoznačně potvrdily. Samičky, s nimiž pracovali, odpovídaly na synchronizované záblesky v celých 82 % případů. V případě, že »samečkové« v podobě diod synchronizováni nebyli, samičky jim věnovaly pozornost v pouhých 3 % případů! A jak si vědci tedy tento propastný nepoměr vysvětlují? Klíč podle nich leží v tom, že synchronizovaná signalizace se vyskytuje pouze u druhů, u nichž se blikající samečkové vyskytují v obzvlášť vysokém počtu. „Vysoká hustota blikajících samečků by způsobila, že samička by nebyla schopná soustředit se pouze na jednoho potenciálního nápadníka a zcela by ztratila orientaci. Synchronizace signálu, kterou si samečkové vyvinuli, je zprávou pro samičky o tom, že ve vzduchu je zkrátka řada páření chtivých samečků,“ vysvětluje prof. Moiseff.
21. století doplňuje:
Femme fatale mezi světluškami
Samičky některých druhů rodu Photuris patří mezi nejzákeřnější tvory živočišné říše. Dokážou totiž napodobit signály, jimiž lákají své samečky k milostným hrátkám samičky jiných druhů. Jakmile se však rozdychtěný sameček přiblíží, zákeřná »fatální žena« se na něj vrhne a bez rozpaků ho zkonzumuje.
Světlušky a kmenové buňky
Výzkum kmenových buněk, které mají schopnost přeměnit se v jakékoliv jiné buňky těla a napomoci tak regeneraci tkání, je v posledních letech jednou z nejžhavějších, ale zároveň nejproblematičtějších oblastí medicínského výzkumu. Jedním z mnoha problémů, s nimiž se musejí lékaři potýkat, je správně vypozorovat, jak se vlastně nové buňky vpravené do těla chovají. A právě v tomto bodě vstoupily do výzkumu regenerací prostřednictvím kmenových buněk světlušky. Nevěříte? Enzym luciferáza, díky němuž vydávají zadečky světlušek světlo, je totiž kódován dobře známým genem. Americkým vědcům z University of Central Florida pod vedením Stevena Eberta se podařilo vpravit tento gen do kmenových buněk, jejichž pomocí »opravují« poškozenou tkáň v srdečním svalu. Proč to vlastně dělali, je nasnadě. „Jak se naše proměňují (???) ve zdravé srdeční buňky, začínají stále více zářit. To nám umožní pozorovat, jak a kde přesně buňky pracují bez toho, abychom museli do pacientova těla znovu řezat,“ vysvětluje smysl výzkumu svého týmu dr. Ebert.
Jak vlastně hmyz svítí?
Bioluminiscenci, tedy vyzařování světla díky zvláštním chemickým reakcím, si osvojila velmi pestrá paleta živých organismů, žijících v nejrůznějších životních prostředích. Chemická podstata rekce je napříč nejrůznějšími »svítícími« skupinami překvapivě podobná. Prakticky vždy se jedná o oxidaci pigmentu luciferinu za přítomnosti enzymu luciferázy (různé skupiny však užívají výrazně odlišných podob pigmentu i enzymu). Efektivita tohoto systému je neuvěřitelně vysoká. Podle posledních výzkumů japonských vědců pod vedením Jokira Andy z university v Tokiu se na světlo se přeměňuje až 41 % energie. (Pro srovnání: účinnost 100W žárovky je pouhá 2 %, účinnost metalhalogenidové výbojky okolo 15 %.) Rájem bioluminiscence jsou především mořské hlubiny, zahanbit se však nedávají ani organismy suchozemské. Kromě dřevokazných hub (zejména hlív) nalezneme světélkující organismy především mezi hmyzem – larvami much z čeledi bedlobytkovitých a řady skupin brouků (světluškovití, kovaříkovití a další).
