Mravenci nosí antibiotika v kapsách

24. září 2010
mravenec

Jihoameričtí mravenci atta patří k nejdokonaleji prozkoumaným zástupcům říše hmyzu. Přesto se vědcům podařil právě u těchto hmyzích "zemědělců" pěstujících v nitru hnízda zvláštní houbu překvapivý objev. Mravenci chrání své "houbové zahrady" pomocí antibiotik vyráběných zvláštními vláknitými bakteriemi.

Jsou jim dokonalými hostiteli. Každý druh mravence má pro své bakterie vytvořeny jakési kapsy, na jejichž dno ústí žlázy vylučující výživný sekret. Podivuhodné je, že mravenci žijí s houbami a bakteriemi v symbióze asi 50 milionů let. Po celou tu dobu jim antibiotika zabírají k plné spokojenosti. Poučení by proto u nich chtěli najít farmaceuti, kteří nestačí vyvíjet stále nová a nová antibiotika pro léčbu lidských chorob.

Mravenci atta předběhli zemědělce o 50 milionů let. Tak dlouho už pěstují v hloubi svých hnízd houby na substrátu vzniklém z rozžvýkaných listů smíchaných se slinami. Houbovou "sadbu" si předávají z pokolení na pokolení. Mladé mravenčí královny si ji odnášejí jako věno z rodného hnízda. Když se vydávají na svůj první a poslední svatební let, nesou porci houbových vláken uloženou ve zvláštním otvoru pod čelistí. Po spáření se královna uchýlí na zem, zbaví se křídel a pustí se do výstavby vlastního hnízda. V první budované "komnatě" si zařídí "pěstírnu hub".

Mravenci se o houbu pečlivě starají. Kontrolují její "porost", odstraňují chřadnoucí houbová vlákna a plejí vlákna cizích zatoulaných hub. Zvláštními sekrety houbu stříkají, a tak brání růstu nežádoucích bakterií a plísní. Také sklizeň probíhá podle přesných pravidel. Mravenci oddělí z vláken houby jen ztluštělé konce a těmi krmí larvy i dospělé členy kolonie.

Mravenci mají spoustu nepřátel. K nejhorším patří houba Escovopsis, která se chová jako ten nejúpornější polní plevel. Dokáže prorůst pěstírny "ušlechtilé" houby a porost úplně zničí. Obyvatele mraveniště tím odsoudí k smrti hladem.

Naštěstí nejsou mravenci houbě Escovopsis vydáni napospas. V boji za záchranu houbových zahrad jim pomáhá vláknitá bakterie Pseudonocardia. Mravenčí dělnice si ji pěstují na určitých místech těla a vyrábějí z ní silné antibiotikum. S jeho pomocí dokážou udržet plevelnou houbu pod kontrolou. Každé hnízdo má svou vlastní houbu a k její ochraně i speciální linii bakterií. Houbě Escovopsis čelí všichni společně. Jeden z nečekaných tajů soužití mravenců s bakteriemi Pseudonocardia odhalil tým vědců vedený americkým bakteriologem Cameronem Curriem z University of Wisconsin. Výsledky svého bádání zveřejnili ve vědeckém týdeníku Science. Currie se dostal na stopu překvapivého objevu díky tomu, že ignoroval "známou pravdu" o dvou malých skvrnkách na hrudi mravence Cyphomyrmex costatus. Dříve je badatelé považovali za "voskové ojínění". Currie ale zjistil, že jsou to dvě kolonie bakterií Pseudonocardia vyrůstající z "kapsy" zahloubené do tuhé chitinové mravenčí pokožky. Na dně kapsy ústí zvláštní žlázy, jejichž sekretem se bakterie živí. Mravenec díky tomu nosí "po kapsách" maličkou farmaceutickou továrnu na výrobu antibiotik. Mnohem menší "důlky" s bakteriemi kryjí prakticky celé mravenčí tělo. Tyto "důlky" jsou miniaturou "kapes". Také ony mají na dně malou žlázu zásobující bakterie výživným sekretem.

Vědce fascinovalo, nakolik se mravenci liší anatomickou stavbou "kapes". Cameron Currie a jeho kolegové porovnali "kapsy" dvou blízce příbuzných mravenčích druhů Cyphomyrmex costatus a Cyphomyrmex longiscapus. V očích laika se oba mravenci podobají jako vejce vejci a i odborník mívá s jejich odlišením obtíže. Po "prohledání kapes" si už ale mravence nikdo nesplete. Každý z mravenců má "kapsy" úplně jiného "střihu". Kapsy jsou dokonale uzpůsobeny konkrétnímu typu bakterie Pseudonocardia a díky tomu jsou i pro lidské oko zcela jedinečné. Různý "střih" kapes a kapsiček pro pěstování bakterií byl patrný u všech z 210 prověřovaných druhů mravenců atta. Svědčí to o velkém evolučním stáří i spolehlivosti mravenčího systému na výrobu antibiotik.

Antibiotika, která vyrábíme pro léčbu lidských či zvířecích onemocnění, mají ve srovnání s mravenčími antibiotiky život doslova jepičí. Postupem času si proti nim vyvinou bakterie odolnost a léky musí být nahrazeny novými. Mravenci si udržují jeden typ bakterie po miliony let, a přesto se při výrobě antibiotik nedostávají do úzkých. Jejich strategie proto zajímá farmaceuty, kteří by se nechali mravenci rádi inspirovat. "Od mravenců se máme ve využívání antibiotik rozhodně co učit," říká Cameron Currie.

Spustit audio
autor: Jaroslav Petr