Průsvitná hlístice Caenorhabditis elegans měří na délku pouhý milimetr. Mezi modelovými živočichy však patří k „velikánům“. V roce 1998 se stala prvním mnohobuněčným organismem s kompletně přečteným genomem a i díky tomu patří k nejprobádanějším živočichům planety. Přesto dokáže vědce překvapit. Nejnověji se titěrný červík blýskl nečekanými zrakovými schopnostmi. Vnímá barvy, i když nemá oči, a v jeho dědičné informaci chybí geny pro bílkoviny, které jiní živočichové využívají k detekci světla.
Vědci spočítali, že na světě je přes šest milionů druhů hub |
C. elegans si libuje v půdě bohaté na organickou hmotu. V kompostech a na dalších podobných místech se živí bakteriemi, kterými takové lokality překypují. Pro hlístici je bez problémů poživatelných zhruba 80 procent mikrobů. Zbývající pětinu tvoří jedovaté druhy, jako je bakterie Pseudomonas aeruginosa. Ta kromě jiných toxických látek produkuje i modře zbarvený jed pyokyanin. Modrý toxin dává vzniknout tzv. volným kyslíkovým radikálům schopným napáchat v buňkách rozsáhlé škody.
P. aeruginosa likviduje s pomocí pyokyaninu bakteriální konkurenci. Toxin však škodí i dalším organismům včetně člověka. Jasně to demonstruje lehčí průběh infekcí bakteriálními kmeny, které pyokyanin neprodukují. Bakterií s toxinem se musí vystříhat také hlístice C. elegans. Způsob, jakým odliší jedlé mikroby od jedovatých, však dlouho halilo tajemství. Tým amerických vědců pod vedením Michaela Nitabacha z Yaleovy univerzity nyní s překvapením zjistil, že hlístice pozná jedovatou bakterii podle modré barvy.
Bez očí i bez opsinů
Průsvitné tělo C. elegans dovoluje, aby světlo pronikalo až do buněk. S absencí očí se tak hlístice celkem snadno vypořádá. K barevnému vidění většina organismů využívá bílkoviny opsiny, z nichž každý reaguje specificky na světlo určité barvy. C. elegans však opsiny postrádá. Přesto reaguje jak na viditelnou část slunečního spektra, tak na ultrafialové záření. Reakce na světelné podněty je zajištěna geny zapojenými do zvládání stresové zátěže.
Nitabach a jeho spolupracovníci zjistili, že C. elegans reaguje prostřednictvím stejných genů i na modře zbarvené kolonie P. aeruginosa. Červík se jedovatým bakteriím vyhýbal s větší jistotou, pokud mu na ně vědci posvítili bílým světlem. Naopak, pokud vědci nabídli hlísticím „jedlé“ bakterie osvícené modrým světlem a ochucené molekulami uvolňujícími volné kyslíkové radikály, červíci se nechali ošálit a mikrobům se vyhýbali. Z pokusů vyplynulo, že červi využívají k identifikaci jedovatých bakterií hned několik smyslů včetně barevného vidění.
Vampýrovka žila v hloubkách už před desítkami milionů let, tvrdí vědci |
Když vědci otestovali za podobných podmínek hlístice z bezmála šedesáti „divokých“ populací žijících ve volné přírodě, zjistili v jejich odezvách velké rozdíly. Někteří červi se vyhýbali neškodné bakteriální návnadě ozářené modrým světlem bez toho, že by bakterie produkovaly volné kyslíkové radikály. Některé hlístice ale reagovaly velmi podobně na oranžové světlo. Není tedy pochyb o tom, že C. elegans vnímá barvy a dokáže je rozlišit.
Rozdílné reakce na světlo u různých populací hlístic napomohly vědcům k odhalení dědičného základu záhadného zraku C. elegans. Genetické analýzy prokázaly, že za barevné vidění zodpovídají konkrétní geny označované jkk-1 a lec-3. To však postavilo vědce před novou záhadu.
Velmi podobné geny se nacházejí v dědičné informaci jiných živočichů včetně savců a člověka. Plní tam ale úlohy, které nemají se smyslovým vnímáním nic společného. Způsob, jakým hlístice C. elegans vnímají barvy, tak nadále zůstává záhadou.
Necelá tisícovka buněk
Výsledky výzkumu Nitabachova týmu zveřejněné ve vědeckém časopisu Science vzbudily mezi odborníky velký rozruch. „Je to překvapivý a fascinující objev,“ hodnotí studii v rozhovoru pro časopis The Scientist neurobioložka Anne Hartová z Brown University v americkém Providence. „A nejdůležitější lekce, kterou jsme dostali, zní: Nepodceňujte bezobratlé živočichy!“
Hlístice C. elegans je primitivní tvor. Její tělo obsahuje pouhých 959 buněk, z čehož 302 připadá na buňky nervové. Vědce zaskočilo, co všechno živočich s tak chudým buněčným arzenálem zvládá.
„Když si uvědomíme, kolik smyslů se už u tohoto jednoduchého modelového organismu našlo, musíme připustit, že tenhle malý červík je mnohem chytřejší, než jsme si mysleli,“ komentuje pro The Scientist výsledky Nitabachova týmu neurobiolog Jie Liu působící na Monashově univerzitě v australském Melbourne.
Pro hlístice je odlišení jedlých a toxických bakterií otázkou života a smrti. Evoluce je ke zvládnutí tohoto úkolu dokonale připravila a umožnila jim využívat pestré škály vodítek. Už dříve se ukázalo, že jsou schopny detekovat třeba oxid dusnatý, který bakterie P. aeruginosa vylučují do okolí. Neurobioložka Paoli Senguptová z bostonské Brandeisovy univerzity je přesvědčená, že hlístice vodítka pro odhalení toxických bakterií různě kombinují a přizpůsobují se tak aktuálně panujícím podmínkám.
„Pokud se nacházejí blízko povrchu, kam proniká světlo, zapojí do pátrání po jedlých bakteriích zrak. Pokud se ocitnou ve tmě, spolehnou se na jiné smysly,“ říká Senguptová.
Studie Nitabachova týmu potvrdila, jak důležité je světlo pro pozemské formy života. Jeho prostřednictvím mohou získávat o svém okolí nepřeberné množství informací. Hlístice C. elegans ukázala, že pozemské organismy mohou vnímat světlo způsoby, které se našim dosavadním představám o zraku zcela vymykají.
