Podivuhodné soužití

29. červen 2013

Červci hostí symbiotickou bakterii, která sama ve svém nitru nabízí útočiště jiné bakterii. Na odhalení tajů tohoto červcově-bakteriálního trojúhelníku se podílel i mladý český přírodovědec Filip Husník.

Červci jsou známí jako vážní škůdci mnoha rostlin, protože se živí tekutinami, jež vysávají z rostlinných pletiv. To je sice kaloricky vydatná strava, ale chybí v ní mnohé důležité živiny. Červci si tyto úzkoprofilové látky pořizují prostřednictvím symbiotických bakterií. Červec citroníkový (Planococcus citri) využívá pro tyto účely bakterii Tremblaya princeps. To však není jeho kompletní výbava, protože tato bakterie hostí ve své buňce další bakterii Moranella endobia. Trojice organismů poskládaná jeden do druhého podobně jako ruské matrojšky funguje jako dokonalý celek.

Komplikovaná symbióza přitáhla pozornost vědců vedených Johnem McCutcheonem z University of Montana. V mezinárodním týmu se rozhodně neztratil ani mladý český biolog Filip Husník z Přírodovědecké fakulty Jihočeské university a Parazitologického ústavu Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích.

Tremblaya princeps má neuvěřitelně malou dědičnou informaci. Tvoří ji pouhých 149 000 písmen genetického kódu. Postrádá celou řadu genů, které jsou nezbytné pro život. Jak se bez nich obejde? Odpověď na tuto otázku přináší Filip Husník a spol. ve studii publikované v jednom z nejrenomovanějších vědeckých časopisů Cell. O významu, jaký přisoudila redakce časopisu Cell této studii, svědčí i fakt, že se fotografie červce citroníkového s avízem na článek ocitla na titulní straně obálky časopisu.

Mitochondrie

Bakteriální zajatec

Studie prokázala, že Tremblaya přišla o mnoho genů poté, co „zajala“ bakterii Moranella. Geny sice plnily v buňce hostitelské bakterie životně důležité funkce, ale v zásadě se dublovaly s geny, jež si s sebou přinesla Moranella. Vědce zajímalo, zda si některé geny z bakterií půjčil i červec. K jejich velkému překvapení ale nenašli v dědičné informaci červce žádnou takovou výpůjčku. Pro soužití s tandemem Tremblaya-Moranella se ukázalo jako klíčových 22 genů, které si předkové červce citroníkového vypůjčili od jiných bakterií. Právě toto genetické dědictví z dnes už neexistujících svazků mezi červci a bakteriemi dovoluje červci citroníkovému velmi těsný triumvirát s dvojící Tremblaya-Moranella. Sada genů zděděná po dávných bakteriálních předchůdcích oběma současným bakteriálním souputníkům červce citroníkového chybí.

Filip Husník spolu s vědci z Japonska a USA objevil zcela nečekaný typ soužití různých organismů. Není nijak neobvyklé, když si buňky hostitele osvojí bakterii a nastolí oboustranně výhodné partnerství. Vznikly tak například mitochondrie, které vyrábějí energii pro buňky široké škály organismů od jednobuněčných řas až po člověka. Před necelou miliardou let zřejmě jednobuněčný organismus zkusil pohltit bakterii. Zápas lovce a kořisti skončil remízou. Jednobuněčný organismus nedokázal bakterii zahubit a strávit. Bakterie se nedokázala z nitra buňky osvobodit. Postupem času začala bakterie těžit z ochrany i přísunu živin, které jí hostitelská buňka nabízela. Svou pomyslnou činži platila výrobou energie. Bakteriální zajatec se tak proměnil na mitochondrii. Nedílnou částí tohoto přerodu byla ztráta genů, které už mitochondrie nepotřebovala. Řadu potřebných genů mitochondrie přesunuly do jádra hostitelské buňky a jsou na nich dodnes existenčně závislé. Mitochondriím savců tak zbylo pouhých 37 genů.

Tremblaya a Moranella postupovaly během evoluce zcela odlišně. Jejich silně redukovaný genom nevznikl přesunem části genů do buněk červce. Je výsledkem prosté ztráty. To bylo možné jen díky genům, jež červec získal od jiných mikrobů. Soužití červce s bakteriemi se vyvinulo díky vydatnému přispění dalších mikroorganismů, po jejichž existenci nezbylo mnoho stop – když nepočítáme dědictví v podobě sady 22 genů.

autor: Jaroslav Petr
Spustit audio