Energii slunečního záření dokážou zafixovat rostliny či bakterie díky procesu fotosyntézy. To asi víte. Co když vám však povíme, že sluneční energii dokáže přímo využívat i nějaký živočich? I když to možná zní jako fantazie či nejapný vtip, takový tvor skutečně existuje. Seznamte se se sršní východní, která si dobíjí „baterie“ přímo ze Slunce.

Spolu s tím, jak se vylepšuje naše poznání světa okolo nás, roste i náš úžas nad tím, kolik nápadů stihla již evoluce na živých tvorech nejen vyzkoušet, ale i uvést do praxe. Na nečekaně vyspělou „technologii“ nedávno narazili vědci z univerzity v izraelském Tel Avivu u druhu, který přidělává vrásky včelařům, u sršně východní.

Při pátrání po slabinách tohoto významného škůdce se vědcům jakoby mimoděk podařil objev, který by mohl v budoucnu vést k vylepšení technologie získávání energie ze slunečního záření.

Sršeň s podivným chováním

Původní životní areál sršně východní (Vespa orientalis) se po zakreslení do mapy nápadně podobá říši Alexandra Makedonského na sklonku dobyvatelova života. Zahrnuje jižní oblast Evropy, Blízký východ a na nejvýchodnějším konci je ohraničen Indií.

Entomologové, kteří tento druh již po mnoho let zkoumali, si všimli důležitého rozdílu, jenž ji odlišuje od jejích příbuzných z řad vos či včel, které se vyskytují ve stejné oblasti. Zatímco ostatní druhy překypují nejvyšší aktivitou v ranních hodinách, dělnice sršně východních opouštějí svá podzemní hnízda v těsné souvislosti s tím, jak vysoko je Slunce nad obzorem. Čím výše, tím vyšší aktivita.

Profesora Jacoba S. Ishaye z Lékařské fakulty univerzity v Tel Avivu před několika lety napadlo, že by tyto sršně mohly být schopné využívat nějakým způsobem energii slunečního záření. A své myšlenky se již nepustil.

Výzkum na hranici oborů

Aby se profesorovi Ishayovi podařilo proniknout ke skutečné podstatě zvláštního chování sršní, shromáždil okolo sebe tým z odborníků z oborů, které nebývají příliš často spojovány dohromady.

Jednu skupinu odborníků tvořili biologové, tedy odborníci na fyziologii a chování hmyzu, druhou fyzikové, kteří dokáží porozumět jevům spojeným s absorbování slunečního záření ve zvláštních podmínkách hmyzího „brnění“ – kutikuly.

Prvním krokem vědeckého týmu bylo stanovit, na jaké proměnné v okolním prostředí sršně skutečně reagují. V laboratoři postupně odzkoušeli například změny teploty, vlhkosti vzduchu a intenzitu slunečního záření.

Po nějaké době zkoušení byl výsledek jasný – hmyz reagoval pouze na proměnách dodávek energie na vlnách středněvlnného ultrafialového záření (UVB záření).

21. STOLETÍ doplňuje:

Středněvlnné UV záření, tedy elektromagnetické vlnění o vlnové délce 320 nm–280 nm, se s živým světem většinou nesnáší příliš dobře.

Jeho energie je totiž dostatečná k tomu, aby napomáhalo k rozkladu některých životně důležitých bílkovin či narušovalo DNA, což může vést ke vzniku rakovinného bujení.  Naštěstí je jeho velká část stále absorbována ozonovou vrstvou ve stratosféře.

Zadeček pod mikroskopem

Objev, že aktivita sršní je spojena s proměnami množství UV záření, znamenal pro vědecký tým z Tel Avivu obrovskou vzpruhu.

Pátrání se nyní přesunulo do nové oblasti – jak to vlastně sršně dělají? K dalšímu obrácení jejich pozornosti správným směrem napomohlo ještě jiné zjištění. Když terénní entomologové podzemní sršní hnízdo bedlivě sledovali, zjistili, že mladí jedinci se straní sluníčka.

Těsně po vylíhnutí totiž není ještě jejich vnější kostra, kutikula, zcela vyvinutá. „Mezi slunečním zářením a strukturou kutikuly musí tedy být nějaká spojitost,“ napadlo vědce.

Další kroky už jednoznačně vedly k podrobnému průzkumu fyzikálních a chemických vlastností tohoto vnějšího brnění. Na pomoc si vzali mocnou metodu mikroskopie atomárních sil, s jejíž pomocí lze získat neuvěřitelně přesné trojrozměrné snímky i velmi drobounkých struktur.

Pohled do nitra kutikuly

Střídání tmavých a žlutých pruhů na povrchu těla sršní a vos je vzkazem pro predátory: mě nejez, jsem nebezpečný. Tento signál je jistě zajímavý, pro izraelské vědce bylo však důležitější zjistit, jak se moc se od sebe liší struktura a složení kutikuly v hnědých a žlutých oblastech zadečku.

Metoda mikroskopie atomárních sil odhalila, že zatímco se  tmavé proužky na zadečku skládají asi ze 30 vrstviček, na proužcích žlutých je kutikula slabší, vrstviček je zde asi 15. Když si vědci na zadeček sršní posvítili, zjistili další zajímavou věc.

Kutikula hnědých částí funguje jako jakási „past“ na světlo. Díky rafinovaně uspořádaným vrstvičkám se velká část světla neodrazí, ale zůstane zachycena povrchem, kde se rozptyluje do různých stran. Žluté části kutikuly mají ještě o jednu „vychytávku“ navíc. Jsou jí škvírky, které výrazně zesilují schopnost zachytit světlo.

Sršně energií sršící

Hlavní tajemství sršních „solárních článků“ však spočívá v tom, že vlastní látku s podobnou funkcí, jako má například chlorofyl v listech rostlin.

Zatímco hnědým pruhům dodává jejich barvy pigment melanin, umístěný mezi jednotlivými vrstvičkami kutikuly jako karbanátek mezi dvěma kousky housky, žluté části barví pigment xanthopterin.

Tato látka, která je umístěna v jakýchsi „soudečcích“, patří do širší skupiny látek pterinů, známých svými fotosenzitivními vlastnosti. V praxi to znamená, že toto barvivo dokáže zachycovat energii záření a proměňovat ji na energii elektrickou.

Ve spojení se zvláštní strukturou kutikuly se tak sršním podařilo vybudovat „solární články“ neuvěřitelně efektivní.

Rafinované bojové taktiky včel

*Výzkum soubojů včel s jejich odvěkými nepřáteli, sršni, dokáže často odhalit nečekaná překvapení.

*Na velice zajímavou věc nedávno připadli i vědci pod vedením Alexandrose Papachristoforouse z Národního výzkumného centra ve francouzském Gif-sur-Yvette, kteří se věnovali výzkumu obrany kyperského poddruhu včely medonosné právě se sršni východními.

*Vědcům se podařilo zjistit, že kolonie včel se brání atakům silných vetřelců dvěma různými způsoby.

*První vědci označili jako útočné. V útočných typech včelstev se při ataku vetřelců nahromadí dělnice, které tělo útočníka obalí a zahubí jej přehřátím.

*V obranných typech se včely vyhýbají přímým útokům a bedlivě střeží vchod do úlu. Tyto vchody jsou navíc opatřeny zvláštní zábranou, tzv. propolisovou stěnou, v níž jsou otvory.

*U bránících včel jsou otvůrky malé, aby jimi prošly pouze včely. Útočné kolonie mají otvory ve stěnách naopak velké, aby se jejich armáda dostala během útoku sršní snadno ven z úlu.

Výhodná evoluční nadílka

Dějiny vývoje živočichů jsou ve své podstatě také dějinami nejrůznějších evolučních novinek. Jednou z nejvýznamnějších, které se během milionů let evoluce vynořily, je i vnější oporný systém pro tělo, kutikula, kterou mohou živočichové i čas od času svlékat. Tento proces se odborně nazývá ekdyze.

Tato evoluční inovace byla dopřána pouze několika kmenům prvoústých živočichů, které bývají právě proto sdružováni do skupiny s názvem Ekdysozoa. Kromě kmenů, které by asi většina laiků označila za jakési „červy“,  jako jsou například chobotovci (Cephalorhyncha), strunovci (Nematomorpha) či hlístice (Nematoda), sem patří i živočichové s tělem článkovaným, tedy drápkovci (Onychophora), želvušky (Tardigrada) a členovci (Arthropoda).

Vlastnictví pevného tělesného krytu nejspíše významně přispělo k tomu, že se právě členovci, zejména hmyz a korýši, stali zdaleka nejúspěšnějšími skupinami živočichů.