Ty skupiny hmyzu, které mají mezi stadium larvy a dospělce vsunuté ještě stadium kukly, tedy hmyz s proměnou dokonalou, musí řešit velký problém. Narozdíl od pohyblivých stadií jsou bezbranné kukly vydány na milost a nemilost všem, kdo si na ně brousí zuby. Němečtí vědci přišli nedávno se zjištěním, že kukly vosiček květolibů na sobě pěstují bakterie, které pro ně vyrábějí přirozená antibiotika.
Zástupci blanokřídlého hmyzu z čeledi kutilkovitých (Sphecidae) připomínají péčí o svá mláďata, tedy larvičky, krmivé ptáky. Poté, co pro své potomky vyhloubí podzemní noru, létají neúnavně v jejím okolí a loví vše, co ulovit dokážou, aby své mladé nasytili. Někteří z nich se specializují na lov mravenců, jiní například na pavouky, většinou však vezmou zavděk vším, na co stačí a co před nimi neuteče. Jejich larvičky jsou v podzemních úkrytech sice poměrně dobře chráněny před predátory, horší je už však s nevítanými patogeny, jako jsou plísně či bakterie. Ty na ně číhají buď přímo v půdě, nebo je do hnízd nechtěně zanesou rodiče i s „obědem“. Tým vědců z několika německých univerzit nedávno objevil, že kutilky květolibové těmto problémům čelí tak, že si vytvářejí celou „lékárnu“ spřízněných bakterií. Těšit nás může, že na objevu se významným dílem podílel i český vědec Aleš Svatoš.
Maminky s lékárnou na tykadlech
Symbióza čili spolupráce mezi bakteriemi a mnohobuněčnými eukaryotickými organismy je známá skutečně napříč celou přírodou, od oceánských hloubek po deštné pralesy. V případě hmyzu se spolupráce s bakteriemi omezuje nejčastěji na výživu. Mikroorganismy buď napomáhají s rozkladem pro hmyz jinak nestravitelných látek, pomáhají jim s „hnojením“ jejich zahrádek nebo jim pomáhají s ochranou pro ně důležitých zdrojů (např. u tropických „houbových“ mravenců). Před několika lety však vědci pod vedením Martina Kaltenpotha z univerzity v německém Würzburgu objevili velmi zvláštní a netradiční typ symbiózy mezi kutilkami květoliby včelími (Philanthus triangulum) a bakteriemi rodu Streptomyces. Samičky květolibů si pěstují tyto bakterie ve zvláštních žlázách na tykadlech. Když vyhloubí noru a umístí do ní vajíčko, otřou se o budoucího potomka tykadly a bakteriální „lékárnu“ mu předají. Vylíhnuté larvičky si svou malou bakteriální zoo udržují, a když se chystají zakuklit, přemístí bakterie šikovně na svůj povrch tak, aby se zde mohly dobře množit a chránily je tak před atakem nevítaných vetřelců.
Dokonalý koktejl z antibiotik
Vědci sice již několik let vědí o spolupráci kutilek s bakteriemi, doposud však nebylo jasno, jak vlastně celá věc funguje z pohledu chemika. Martina Kaltenpoth si proto s českým biochemikem Alešem Svatošem z Institutu Maxe Plancka pro chemickou ekologii v Jeně a Johannesem Kroissem z univerzity v Regensburgu společně na kukly kutilek „posvítili“ moderní metodou laserové hmotnostní spektroskopie (angl. LDI imaging). Díky této šetrné metodě se jim tak poprvé přímo podařilo pozorovat léčivý „koktejl“, složený z devíti různých druhů antibiotik. „Kombinovaný účinek streptochlorinu a dalších osmi různých poericidinů, které jsme byli schopni izolovat, umožňuje odrazit vpád velmi širokého spektra mikroorganismů. Podobného účinku by nešlo dosáhnout pouze prostřednictvím jediné substance. Znamená to, že za miliony let si kutilky a jejich symbionti vyvinuli strategii, kterou zná moderní medicína pod názvem kombinovaná profylaxe,“ vysvětluje Johannes Kroiss. Vědci předpokládají, že to, na co při svém výzkumu narazili, tvoří ve skutečnosti pouze „vršek ledovce“. Podobnými typy symbióz se živá příroda nejspíše skutečně jen hemží.
Co je to hmotnostní spektrometrie?
Co má na práci chemik, to alespoň mlhavě tuší snad každý, kdo absolvoval základní školu. Co má však na starosti chemik analytický? Jeho prací je přesně určit, z jakých látek či směsí se skládá vzorek, který mu jakýkoliv z jeho „zákazníků“ přinese k rozboru. Největší problémy nastanou, když musí chemici určit složení vzorku bez toho, aniž by jej svým postupem narušili či úplně zničili. Takové – odborně řečeno neinvazní – metody je třeba používat zejména všude tam, kde se jedná o živé tvory. Jednou z metod, vhodných pro taková zkoumání, je právě i hmotnostní spektroskopie, kterou při svých zkoumáních použili právě němečtí vědci. Hmotnostní spektroskopie využívá toho, že ve vzorku lze odhalit molekuly o různé hmotnosti a náboji. K tomu, aby k takovému odhalení došlo, je nutno vzorek nejprve ionizovat, tedy přetvořit elektricky neutrální atomy na ionty. K delikátní ionizaci molekul na povrchu hmyzí kukly použili němečtí vědci velmi šetrný postup ionizace pomocí laseru (tzv. MALDI technologie). Poměr mezi hmotností a nábojem je pro každou látku specifický. Složení vzorku je pak jednoznačně možno určit změřením zrychlení, s nímž (se?) jednotlivé ionty pohybují v elektromagnetickém poli.
