Otakar Horák
V priemere merajú okolo 0,1 milimetra a žijú od Himalájí po hlbokomorské priekopy a od pólov po trópy. Vedci odhadujú, že ich je okolo 30-tisíc druhov, a tvrdia, že niektoré z nich žijú aj v tráviacom trakte živočíchov.
Reč je o nálevníkoch, mikroorganizmoch, ktoré vznikli pred jednou až dvomi miliardami rokov.
Ich výskumom sa zaoberá aj slovenský zoológ Peter Vďačný. Odborník pôsobí na katedre zoológie Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave.
Dravé nálevníky
Na jar tohto roka vydal pozoruhodný článok, v ktorom využil zdanlivo nesúvisiace znalosti o nálevníkoch, aby určil, kedy sa cicavce evolučne rozdelili na dve línie – vačkovce (ako je kengura) a placentálne cicavce, kam patríme aj my ľudia.
Slovenský vedec tak možno prispel k vyriešeniu sporu, čo už dlhý čas rozdeľuje komunitu paleontológov a genetikov, ktorí sa prikláňajú k odlišným časovým údajom.
Na samotnom článku zaujme aj to, že Vďačný je jediným autorom štúdie, čo je dnes skôr rarita, a vydal ho v prestížnom časopise Molecular Biology and Evolution.
Na okraj dodajme, že uvedený magazín má impakt faktor vyšší ako napríklad časopis PNAS, ktorý vydáva americká akadémia vied, a v evolučnej biológii predstavuje druhý najlepší časopis na svete.
Zoológ Vďačný sa dravým nálevníkom venuje celý svoj profesijný život. „V bunkových ústočkách majú špeciálne organely – volajú sa toxicysty –, ktoré obsahujú jed. Keď sa nálevník svojimi ústočkami dotkne koristi, usmrtí ju, ako keď vás uhryzne had. Dokážu zožrať organizmy, ktoré sú také veľké ako ony, niekedy dokonca väčšie. Tvorí ich jedna bunka a v takom prípade sa vie zväčšiť,“ hovorí Vďačný o dravých nálevníkoch, ktoré žijú aj u nás, v pôde či vo vode.
Najprv kolonizovali zadné črevo
Okrem dravých nálevníkov existujú aj také, ktoré žijú v symbióze s iným organizmom. Preto sa nazývajú symbionty. Ak žijú vnútri tela hostiteľa, vraví sa im endosymbionty.
A práve na takéto nálevníky sa Vďačný zameral vo svojom novom výskume. Vypočítal fylogenetický strom a k príslušným nálevníkom doplnil, v črevách ktorých živočíchov žijú.
Takto šiel čoraz viac do minulosti a určoval pravdepodobnosť, s akou sa nálevníky nachádzali v tej-ktorej živočíšnej skupine, a tiež to, či boli v prednej alebo v zadnej časti tráviaceho traktu.
Niektoré druhy nálevníkov žijú v zadnom čreve živočíchov, napríklad koní, slonov, nosorožcov, hlodavcov alebo primátov, iné zase v prednej časti tráviaceho traktu, ako je bachor prežúvavcov, predžalúdok vačkovcov alebo hrvoľ vtákov.
„Zistil som, že najprv bolo kolonizované zadné črevo a až potom sa nálevníky presunuli do predného čreva. K tomuto presunu došlo dvakrát a nezávisle od seba. Presun viedol k tomu, že sa v prednom čreve zrýchlila tvorba nových druhov nálevníkov,“ zhodnotil zistenia Vďačný.
Priklonil sa na stranu fosílnych záznamov
Vedec skúmal aj špecifickú líniu endosymbiontov, ktoré sú zvláštne tým, že žijú iba v predžalúdku vačkovcov. Keďže uvedené nálevníky nežijú v tráviacom trakte placentálnych ciacavcov, kam sa radíme aj my, dalo sa z toho usúdiť, kedy sa živočíchy rozdelili.
Vďačný to stanovil na obdobie pred 135 miliónmi rokov, čím sa výrazne priblížil k fosílnemu záznamu, ktorý hovorí o období pred 125 miliónmi rokov. Naopak, genetické výskumy hovorili až o 160 miliónoch rokov, takže Vďačného štúdia dáva za pravdu skôr paleontológom.
Zoológ pracoval s takzvanými molekulárnymi hodinami, čo je nástroj, ktorý prepočítava rýchlosť zámeny (substitúcie) v géne na časovú škálu. „Pri zámene akoby sa zamieňalo písmenko v DNA. Každý gén má svoju rýchlosť a ja som použil konzervatívny gén, ktorý sa nevyvíja veľmi rýchlo a má rýchlosť približne 2,62 až 3,55 × 10-4 zámeny na pozíciu za milión rokov,“ hovorí Vďačný.
Vedca sme sa opýtali, ako si máme vysvetliť rozdiel vo fosílnom zázname a genetických údajoch, ktoré rozdelenie cicavcov na vačkovce a placentálne cicavce datujú inak.
Vysvetlil, v čom je problém: „Molekulárne hodiny nemusia tikať pravidelne – v istom období môžu tikať rýchlejšie, potom spomalia. Nesúrodosť tohto tikania môže spôsobiť, že v analýzach nadhodnotíme vek živočíchov, takže ich vydávame za staršie, ako naozaj sú.“
O nálevníky sme prišli
Našu črevnú mikroflóru, lepšie povedané mikrobiotu, tvoria najmä baktérie. Rádovo ich je až trilión, čo zodpovedá asi 0,2 až 2 kilogramom.
Nálevníky v našom tráviacom trakte nežijú – s jedinou výnimkou parazitického druhu, ktorý spôsobuje hnačkové ochorenia, hoci najmä v tropických oblastiach s nižšou hygienou.
Zoológ Vďačný s istotou nevie, prečo sme na rozdiel od našich najbližších príbuzných, šimpanzov, stratili nálevníky, no špekuluje, že by za tým mohla byť zmena stravy.
„Gorily či šimpanzy majú v zadnom čreve nálevníky, aby im pomohli tráviť celulózu a hemicelulózu. Keďže sme zmenili jedálny lístok a už nekonzumujeme toľko rastlinnej potravy, o nálevníky sme zrejme z tohto dôvodu prišli,“ myslí si vedec.
Podľa zoológa sa o nálevníkoch – jednobunkových organizmoch – dá istým spôsobom povedať, že sú nesmrteľné. „Nie je to tak, že bunka zostarne a zomrie. Jej život sa končí tým, že sa rozdelí. Samozrejme, môže zomrieť, ak ju niečo zožerie, mechanicky poškodí alebo uschne. No ak ide všetko normálne, jej život sa skončí tým, že sa rozdelí.“
Svadobné tance aj skupinový sex
Od rozdelenia po rozdelenie ubehne zhruba 8 až 48 hodín, v závislosti od druhu. „Voľne žijúce nálevníky trávia veľkú časť života v spánkovom režime. Zacystujú sa a nie sú aktívne. V bunke síce stále prebiehajú metabolické procesy, ale inak sa vôbec aktívne nehýbe. Cysta vydrží spať niekoľko mesiacov, možno rokov, ale ak sa podmienky prostredia nezlepšia, zomiera.“
Nálevníky sa hýbu pomocou bŕv. „Pri malých veľkostiach sú odpory enormné. Ich pohyb by som prirovnal k tomu, ako keby sme sa hýbali v mede. Aj tak dokážu za jednu sekundu prekonať vzdialenosť 0,7 milimetra. Ak má nálevník dĺžku 0,1 milimetra, znamená to, že za sekundu prekoná 7-násobok dĺžky svojho tela.“
Komunikácia medzi nálevníkmi prebieha na chemickej báze. „Vedia si dať chemické signály, že tu je potrava alebo že sa životné podmienky zhoršili, tak sa ide cystovať. Alebo že bude sex,“ vraví o komunikácii nálevníkov zoológ.
Vďačný hovorí, že nálevníky majú pohlavné hormóny feromóny. „Podľa toho, ako im partner vonia, a aj podľa svadobného tanca sa rozhodnú, či s iným nálevníkom vytvoria pár alebo nie.“
Ku konjugácii, čiže pohlavnému rozmnožovaniu, keď si partneri vymieňajú pohlavné jadrá, dochádza skupinovo. „Nekonjugujú jeden alebo dvaja nálevníky, ale stovky naraz, je to taký skupinový sex,“ smeje sa Vďačný, keď odpovedá na otázku o rozmnožovaní nálevníkov.
Biogeocyklus by sa bez mikroorganizmov zastavil
Keď s vedcom sedíme v jeho kancelárii na katedre zoológie, ukáže na kvetináč a povie, že v zasadenej pôde by sme určite našli množstvo nálevníkov.
„Tento mikrosvet ma fascinuje. Celý tok živín a energie prejde od mikroorganizmov až k nám. Ony nás na život nepotrebujú – bez nás žili na Zemi miliardy rokov, no my ich potrebujeme. Bez nich by odumretá hmota nemineralizovala a nastal by koniec kolobehu biogénnych prvkov. Biogeocyklus, čiže pohyb prvkov medzi živou a neživou časťou prírody, by sa bez mikroorganizmov zastavil.“
Gro kyslíka (70 až 80 percent) neprodukujú suchozemské rastliny, ale vyrábajú ho mikroskopické riasy v oceánoch, vraví zoológ. „Pľúca zeme nie sú dažďové pralesy, ale oceány. Mikrosvet je mimoriadne dôležitý,“ dodal o význame mikroorganizmov Vďačný.
Dostupné z: https://doi.org/10.1093/molbev/msy071
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
