Mrazuvzdorné drozofily

Českým vědcům se podařilo „převychovat“ mušky drozofily tak, že snášejí teplotu – 5 °C, při které jim zmrzne asi polovina vody v těle.

Schopnost přežít mráz, při kterém se v těle vytvoří ledové krystaly, je u obratlovců velmi vzácná. Mezi bezobratlými – především přezimujícím hmyzem – je mnohem častější. Podle současného pohledu je takzvaná mrazová tolerance velmi komplexní evoluční adaptací. Tým českých vědců z Entomologického ústavu Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích a Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích ve složení Vladimír Košťál, Petr Šimek, Helena Zahradníčková, Jana Cimlová a Tomáš Štětina však dokázal, že se jí dá dosáhnout poměrně jednoduchou laboratorní manipulací.

Pokusným organismem byla muška drozofila (Drosophila melanogaster), která se jako zvířecí model používá v laboratořích celého světa. Rod Drosophila obsahuje asi 1500 druhů a žádný z nich mráz netoleruje. U Drosophila melanogaster se při teplotě pod 10 °C zastaví vývoj nedospělých jedinců a při 6 °C už vznikají poškození z chladu. Všechna vývojová stadia hynou při teplotě – 5 °C, kdy jim zmrzne polovina tělesné vody. Čeleď octomilkovití však zahrnuje druh Chymomyza costata – subarktickou mouchu, která je k mrazu až extrémně tolerantní a její larvy dokáží přežít ponoření do tekutého dusíku s teplotou – 196 °C. Před poškozením mrazem je chrání i vysoká hladina aminokyseliny prolinu, která funguje jako přirozený kryoprotektor.

Mráz (ilustr. obr.)

Vědci vycházeli z těchto poznatků. Larvy drozofil nechali aklimatizovat na teplotu 25 °C, 15 °C nebo na kolísání teplot v rozmezí 6 až 11 °C. Některým pokusným skupinám do potravy přidávali aminokyslinu prolin. Následně larvy vystavili mrazu – 5 °C a sledovali, jak jej budou tolerovat. Jak se dalo očekávat, žádná larva ze skupiny chované v teplotě 25 °C a 15 °C experiment nepřežila a jen pár jedinců ze skupiny s kolísavou teplotou jevilo známky přežití na buněčné úrovni. Tolerance vůči mrazu se však zvýšila u skupiny, která se aklimatizovala na teplotu 15 °C a v krmení dostávala velké množství prolinu. Přibližně 9 % těchto larev úspěšně prodělalo metamorfózu v dospělého jedince a vyprodukovalo zdravé potomky.

Octomilka obecná

Zdroj: PNAS