Vědecký tým z Ostravské univerzity, Biologického centra Akademie věd ČR a dalších evropských a amerických institucí odhalil zásadní změnu v energetickém metabolismu parazita Vickermania ingenoplastis, který je v laboratoři chován již od roku 1971..
Tato změna spočívá ve ztrátě schopnosti mitochondrií vyrábět energii tradičním způsobem, což představuje unikátní adaptaci na umělé laboratorní podmínky.
Přirozené versus laboratorní prostředí
Vědci porovnávali dva příbuzné druhy parazitických bičíkovců rodu Vickermania. Zatímco Vickermania spadyakhi byl izolován z mouchy bzučivky žijící v severním Rusku, Vickermania ingenoplastis je dlouhodobě udržován v laboratorních podmínkách.
Tato dlouhodobá kultivace vedla k výrazným změnám v jeho buněčném metabolismu, zejména ve fungování mitochondrií..
Mitochondrie: buněčné elektrárny s obráceným chodem
Buňka více než 50 let starého kultivaru ztratila schopnost vyrábět energii tradičním způsobem. Mitochondrie, tedy pomyslné buněčné elektrárny, tak u ní fungují opačně, než je běžné. Dle všeho se u tohoto bičíkovce vyvinul neobvyklý způsob přežití jako reakce na život v umělých podmínkách.
„Něco takového jsme u složitějších organismů ještě nikdy neviděli,“ vysvětluje profesor Vjačeslav Jurčenko z Ostravské univerzity.
U mikroskopického parazita, který prošel více než padesátiletým chovem v laboratoři, vědci nenašli části enzymů, jež jsou klíčové pro běžné fungování buněk. Zjistili, že podobně jako téměř všechny buňky využívá mitochondriální enzym ATP syntázu, ale u tohoto parazita pracuje obráceně – energii nevyrábí, ale naopak spotřebovává, aby udržel buňku při životě.
A další evoluce: Zatímco parazit izolovaný z přírody má stovky kroužků DNA, které nesou instrukce pro úpravu RNA, laboratorně kultivovaný parazit si jich uchoval jen zlomek. „Rychle poztrácel spoustu své genetické informace, jako kdybychom z knížky vytrhali celé kapitoly a pak se snažili pochopit její obsah.
Takto výrazná ztráta genetické složitosti během laboratorního vývoje je z evolučního hlediska naprosto fascinující,“ říká profesor Julius Lukeš z Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích.
Význam pro výzkum a medicínu
Objev obráceného chodu mitochondrií u V. ingenoplastis má širší dopady na pochopení buněčné adaptace na změny prostředí. Studium těchto mechanismů může přispět k lepšímu porozumění, jak buňky reagují na léčbu, stresové faktory nebo klimatické změny.
Získané poznatky mohou být využity i v medicíně, například při vývoji nových terapeutických strategií proti parazitickým onemocněním..
Autor: Jiří Lukša