Na světě žije 2,1 milionu popsaných živočišných druhů. Zhruba čtvrtině však hrozí vyhynutí. Která společenstva přežijí? Jsou ta s pestřejší skladbou odolnější? Přečtěte si nový článek čtvrtletníku Akademie věd ČR A/Magazín.
Vesmírná loď Nostromo míří z mise zpět na Zemi. Astronauti zrovna večeří a živě klábosí. Najednou se jeden z nich začne dávit a nevypadá zrovna, že by mu jen zaskočila kukuřice. Vmžiku se zmítá na stole v hrozivých křečích. Po pár vteřinách se mu z břicha vynoří hlava neznámého stvoření… A jakmile se tvor před zraky zděšené posádky vyklube z již bezvládného lidského těla celý, hned mizí v útrobách lodi, kde číhá na další oběti.
Film Vetřelec z roku 1979, z nějž popisovaná scéna pochází, už platí za sci-fi klasiku. Jeho hlavní „hrdina“ přitom až tak fiktivní není. Podobně jako filmový Vetřelec totiž v přírodě fungují parazitické vosičky – do svého hostitele nepozorovaně nakladou vajíčka, ten se nějakou dobu (stejně jako zmiňovaný astronaut) chová a vypadá úplně normálně, zatímco v jeho útrobách se vyvíjí larva vosičky. Ta pak z těla vesele vylétne ven, přičemž nebohý hostitel umírá.
Drsné, že? Tito parazitoidi, jak se organismům, které rostou uvnitř hostitele a na závěr ho zahubí, říká, však umějí být i užiteční. To když jsou zrovna objektem jejich zájmu škůdci.
Zrozeni k zabíjení
„Ve sklenících se vosičky běžně používají k likvidaci mšic. Najdou je líp než kdokoli z nás. Vyhledat hostitele prostě musí, protože jinak by se nerozmnožily. Jsou to takové stroje na zabíjení. Způsob jejich života je fascinující,“ líčí Jan Hrček z Biologického centra Akademie věd ČR.
Vosičky mu přirostly k srdci hned na začátku vědecké kariéry. Tito bezskrupulózní zabijáci se tak objevují ve všech jeho výzkumných projektech. Ten, na nějž biolog letos získal prestižní ERC grant, není výjimkou. Tentokrát však badatel prozkoumá křehké vztahy parazitických vosiček s muškami octomilkami. A dokonce až v australském pralese.
Za pomoci těchto nenápadných okřídlenců totiž plánuje, že rozkryje dosud nerozluštěnou záhadu – jak v přírodě souvisí druhová rozmanitost s rozmanitostí vnitrodruhovou neboli genetickou.
„Predátoři, paraziti, konkurenti… Každý živočich musí čelit nejrůznějším tlakům ze svého okolí, čímž se zřejmě zachovává vnitrodruhová pestrost. Mezi rozmanitostí v rámci druhu a bohatstvím společenstva, které žije okolo, je tedy pravděpodobně příčinná souvislost. Žádný experiment však tento předpoklad ještě neprokázal,“ říká entomolog. To teď se svým týmem hodlá změnit. A kromě vosiček a octomilek mu k tomu má pomoci také propojení ekologie s evolucí. Jen kombinace těchto dvou dosud oddělovaných oborů totiž podle něj přinese vysvětlení, jak přesně se diverzita v přírodě udržuje.
Zrychlená evoluce
„Ekologie zkoumá, jak fungují vztahy mezi více druhy organismů, zatímco evoluční biologie řeší udržování rozmanitosti uvnitř jednoho druhu. Zdá se ale, že jsou to spojené nádoby – druhová pestrost podporuje genetickou rozmanitost a naopak,“ věří Jan Hrček.
Nové vědecké poznatky navíc ukazují, že evoluce probíhá mnohem rychleji, než si odborníci dosud mysleli. Vlastnosti organismu se totiž mohou proměnit už během několika málo generací. Sice ne tak zásadně, že by se třeba z mušky za pár let stala myš, přesto však jde o změny důležité, s nimiž se musí v ekologii počítat.
„Druh může navenek vypadat stejně, ale mění se například nastavení jeho imunitního systému, metabolismu a podobně. Třeba u octomilek se může během pár generací zdvojnásobit plodnost, a to už soužitím populací různých druhů zamává,“ poukazuje biolog.
Většinu zmiňovaných změn laik nemá téměř šanci postřehnout, některé důsledky zrychlené evoluce však vidět jsou. Třeba na afrických slonicích. Ty se proměnily v důsledku tlaku pytláků, kteří tyto savce na druhém největším kontinentě dlouhodobě ve velkém lovili kvůli slonovině. Jak? Během pár desítek let se samice začaly rodit bez klů.
Od octomilky k antilopě
Mlsně brousí kolem mísy s ovocem, sklenice s džusem i kompotu. V teplých dnech a začátkem podzimu jako by se v tuzemských domácnostech s otravnými vinnými muškami, jak se octomilkám lidově říká, roztrhl pytel. Proč se tedy jihočeský vědec rozhodl zkoumat ty australské?
„U nás se jednotlivé druhy octomilek během sezony střídají. V pralese je stálejší podnebí, takže tam spolu stejné druhy musí dlouhodobě přežívat, což pro své bádání potřebuji,“ vysvětluje.
Octomilky zdaleka nejsou objektem vědy poprvé. Běžně se používají jako modelový organismus v genetice. Není divu - jsou skladné, nenáročné na chov a mají krátký generační čas. V laboratoři tak lze snadno udržovat i stovky linií zároveň. Do malého prostoru se navíc vejdou i celá hejna jejich přirozených nepřátel – vosiček. Což se třeba o antilopách a lvech říct nedá.
„Nepřátelské vztahy, kdy jeden druh žere jiný, jsou v přírodě běžné. Navzájem se likvidují, ale přesto vedle sebe dokážou přežít. Abych přišel na to, jak je to možné, hledal jsem systém, s nímž lze manipulovat, bude ho možné rozebrat a zase složit a zároveň v něm je smysluplná rozmanitost,“ popisuje Jan Hrček.
Proto nakonec zvolil pět druhů australských octomilek s pěti druhy jejich parazitických vosiček. Takové společenstvo už totiž podle něj nabízí slušné množství vztahů ke zkoumání. Výsledky bádání by navíc měly platit i pro zmiňované lvy a antilopy. „Snažím se odhalit obecný princip, který by měl fungovat napříč přírodou, a bude ho tak možné převést i na druhy ohrožené vyhynutím,“ doplňuje biolog.
Mušky octomilky (foto vlevo) to nemají lehké. Jejich larvy totiž napadají parazitické vosičky (foto vpravo) – vosičky do nich nakladou vajíčka, která se pak vyvíjejí v jejich útrobách. Obě kukly na snímku vlevo tak sice patří octomilce, ale z té napravo brzy vylétne parazitická vosička.
Banánové orgie
Silně nahnědlý banán rozmačkaný s droždím. Tak vypadá gastronomický sen každé octomilky. Právě na tuto „dobrotu“ bude tým Jana Hrčka v pralese na severovýchodním pobřeží Austrálie mlsné mušky lákat.
Banánový mišmaš však vědci budou muset opatřit stříškou proti dešti a klíckou z pletiva, aby lahůdka nepřivábila i jiné strávníky. Lačné octomilky na sebe pak nenechají dlouho čekat, slétnou se na návnadu a spokojeně do ní nakladou.
„Potom přijde naše chvíle. Vezmeme si pinzety a z nevábné banánové hmoty budeme vybírat asi půlcentimetrové kukličky. Vzorky budeme jednou za měsíc posílat do Česka,“ vypráví entomolog.
Kukličky pocestují poštou – pěkně naložené v lihu v laboratorních platíčkách, kam se jich do maličkých zkumavek vejde přesně 96. V laboratořích českobudějovického Biologického centra AV ČR pak budou badatelé z kukel extrahovat DNA a pomocí detekční PCR zjistí, o jaký druh octomilky jde, zda byla napadena parazitickou vosičkou, a pokud ano, jakou přesně.
Vědci si též z Austrálie přivezou od každého druhu octomilek a vosiček hodně linií a pak se pustí do experimentu, který jim má pomoct najít odpověď na klíčovou otázku: pomáhá druhová rozmanitost udržovat tu genetickou? A platí to i naopak?
Jan Hrček sbírá larvy octomilek pro svůj výzkum rozmanitosti v pralese na severovýchodě Austrálie. Mušky se svým týmem láká na banány rozmačkané s droždím.
Stanové městečko
„V laboratoři vytvoříme několik mikrokosmů s různým počtem druhů octomilek a vosiček a s různou genetickou variabilitou v rámci jednoho druhu. A budeme zjišťovat, jaké společenstvo nejdéle vydrží,“ vypráví Jan Hrček.
Jak si takový mikrokosmos představit? Překvapivě jako obyčejný stan pro jednoho až dva lidi potažený šifonem, aby z něj hmyz jen tak neuletěl. Stany čtyř typů vědci postaví v klimatické místnosti tak, aby v nich panovala stálá teplota a vlhkost. Každý typ bude představovat jeden z možných scénářů, které mohou v přírodě nastat: do jednoho stanu naženou hodně druhů, do druhého málo, do třetího zase nízký počet linií jednoho druhu a do čtvrtého vyšší.
Pokoušet se v látkových příbytcích napodobit prostředí pralesa například rostlinami netřeba – octomilkám stačí předhodit tácy s jídlem a chovají se jako doma kdekoli. Ani vosičkám v přítomnosti jejich milých hostitelek vůbec nic nechybí.
Ve stanovém městečku budou společně bivakovat asi půl roku. Vědci jim budou jen čas od času vyměňovat staré ovoce za trochu vábnější. A pak konečně nastane velké sčítání hmyzu!
„Tehdy se ukáže, ve kterém prostředí se jim dařilo nejlépe, respektive jaká ze simulovaných situací byla nejstabilnější. Předpokládáme, že ve stanech s nižší genetickou rozmanitostí za tu dobu vyhyne více druhů a naopak,“ odhaduje biolog.
Nástrahy pralesa
Než ale badatelé rozbijí stany, musí si do nich v Austrálii obstarat dostatek nájemníků. Přebírat kukličky octomilek mají v tamním pralese jeden až dva roky, sám Jan Hrček se k protinožcům zatím vypravil na dva měsíce koncem letošního jara. Nosit banány a kvasnice do lesa mu pomohly i jeho tři děti a manželka. Australský prales je totiž na rozdíl od toho na Papui-Nové Guineji, kde vědec před lety strávil dohromady skoro rok a půl zkoumáním potravních vztahů listožravých housenek a jejich parazitoidů, bezpečný.
„Na Papui je velká kriminalita. Naši vědeckou stanici dokonce jednou v noci přepadl tamní gang a vykradl nás,“ vzpomíná entomolog.
Zloději tehdy základnu poctili nečekanou návštěvou hned po Vánocích, během nichž Jan Hrček pro jistotu připravil celkem šest záloh dat z dosavadního výzkumu. „Druhý den jsme je chtěli odvézt na poštu, ale zloději vše pobrali. Teda až na externí disk, který zůstal ležet na stole. Asi nevěděli, co to je, a díky tomu nám jedna záloha zbyla,“ dodává s úsměvem. Věda zkrátka umí být dobrodružná a někdy také trochu nebezpečná, i když podobné drama jako ve Vetřelci snad nehrozí.
Autorka: Radka Římanová
Foto: Jan Malý, Phil Hönle, archiv Jana Hrčka
Článek vyšel v nejnovějším vydání čtvrtletníku Akademie věd ČR A/Magazín
Jan Hrček, Biologické centrum AV ČR, vystudoval entomologii na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, kde získal i doktorský titul. Absolvoval tříletou postdoktorandskou stáž v britském Oxfordu v laboratoři jednoho z nejlepších světových ekologů, Charlese Godfraye. Vede laboratoř experimentální ekologie v Entomologickém ústavu Biologického centra AV ČR. Specializuje se na molekulární ekologii a na vzájemné soužití hmyzu a jeho přirozených nepřátel. V roce 2016 získal Fellowship J. E. Purkyně pro perspektivní vědecké pracovníky, o rok později pak obdržel Prémii Otto Wichterleho.
- Autor článku: ne
- Zdroj: VědaVýzkum.cz
