Termití bioreaktor
Před 30 miliony let se u předků dnešních termitů vyvinula „výrobní linka“, kterou by dnešní věda ráda co nejvěrněji napodobila a využila k výrobě energie z biopaliv.
Biomasa rostlin úspěšně vzdoruje mnoha nejrůznějším vlivům. Její rozklad za zisku molekul přímo využitelných pro výrobu ekologicky čisté energie proto představuje náročný úkol. Vědci hledají inspiraci v přírodě. K zatím nedostižným vzorům při rozkladu rostlinné biomasy patří termiti. Nejnovější studium života těchto tvorů odhalilo, že za svou jedinečnou schopnost vděčí dokonalé souhře mezi houbou, s jejíž pomocí provádějí první fázi rozkladu rostlinné biomasy, a střevními mikroby, kteří svými enzymy zajistí finální fázi rozkladu.V některých tropických oblastech padá na vrub termitů rozklad až 90 % veškeré mrtvé rostlinné hmoty. Termiti jsou s to rozložit biomasu prakticky beze zbytku pomocí procesu postupujícího v několika krocích. Většina tropických druhů termitů pěstuje ve svých hnízdech na nanošeném rostlinném substrátu houbu ze skupiny Termitomyces. Rostlinný substrát zpracovaný houbou podrobí termiti nakonec vlastnímu trávení. Pro celý proces jsou důležité i podmínky, které termiti vytvářejí houbě v termitišti. Více světla vnesla do fungování termití „linky“ na zpracování biomasy studie dánských a čínských vědců, při které se uplatnila obrovská kapacita pro „čtení“ DNA, jíž vládne Pekingský genetický institut. Vědci vedení Michaelem Poulsenem z Kodaňské univerzity přečetli nejen genom termitů, ale i genom houby, kterou termiti pěstují, a také mikrobů obývají cích termití trávicí trakt.
Termití bioreaktor má komplikovaný provoz. Na počátku stojí staří termiti, kteří snášejí do hnízda z okolí rostlinný materiál. V hnízdě konzumují biomasu mladší termiti společně se sporami houby Termitomyces. Jejich výkaly obsahují jak spory, tak i rostlinný materiál. V hnízdě jsou výkaly rozestřeny do tenké vrstvy, čímž je založena nová „houbová zahrada“. Houba na připraveném substrátu rychle roste a termiti ji průběžně sklízejí. Když se zahrada vyčerpá, staří termiti ji zkonzumují a tím završí rozklad původně přinesené rostlinné hmoty. Během tohoto procesu se rozloží prakticky všechny organické sloučeniny z původní biomasy.
Vědci se dříve soustředili na studium hub Termitomyces. Nejnovější studie dánských a čínských vědců publikovaná v předním vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences dala poprvé důkladněji nahlédnout do spletitých vztahů všech tří aktérů rozkladného procesů – termitů natalských (Macrotermes natalensis), jejich houby Termitomyces a bakterií žijících ve střevu termitů.
V „triumvirátu“ termit, houba, bakterie odhalili vědci geny pro bezmála 90 % všech dosud známých enzymů schopných rozkládat složité i jednoduché cukry. Mladí termiti a jejich střevní bakterie nejsou vybaveni k trávení rostlinné hmoty. Slouží v podstatě jako míchačka, která vytváří mix jemných částic biomasy se sporami houby Termitomyces. Důkladnější rozklad biomasy je zahájen až aktivitou houby v zahradě. Houba je k tomu vybavená pestrým arzenálem enzymů pro rozklad molekul složitých cukrů. Z rostlinného substrátu odčerpává živiny a energii a ponechává v něm jednodušší cukry. Ty jsou štěpeny střevními bakteriemi termitů, kteří sežerou vyčerpaný substrát houbové zahrady.
Kolonie termitů je založena královským párem – plodnou samičkou a plodným samcem, kteří přiletí na místo budoucího termitiště ze své rodné kolonie. Potomky královny a krále jsou dělnici a vojáci. Zatímco dělníci a vojáci jsou krátkověcí, královský pár může žít v bezpečí kolonie i několik desítek let. Jeho výjimečné postavení se odráží i v obsahu střeva. Na rozdíl od dělníků, kteří nesou hlavní tíhu chodu kolonie, mají královna i král poměrně chudou bakteriální obsádku střeva a nedokážou trávit rostlinný materiál. Základem jejich potravy je výživná houba, kterou jim servírují dělníci.
Symbióza - nejen mezi termity, jejich střevními bakteriemi a houbou - patří k nosným tématům 4. ročníku soutěžní přehlídky dokumentárních filmů Life Sciences Film Festival, která proběhne 13. až 17. října na České zemědělské univerzitě v Praze. Hned několik skutečně výjimečných filmových dokumentů se zabývá nejnovějšími poznatky o lidském mikrobiomu - bakteriích lidského těla, které významně promlouvají do mnoha základních životních procesů člověka a spolurozhodují tak o našem zdraví. Bližší informace o filmech a celém festivalu lze nalézt na www.lsff.cz.
Zdroj: PNAS
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!
Jan Rosák, moderátor
Slovo nad zlato
Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.
