Když milenka s manželkou spolupracují

I u lidí se občas stane, že si manželka s milenkou porozumí a stanou se z nich nejlepší přítelkyně. A co teprve u symbiotických bakterií obývajících hmyzí organismus…

Jedním z úkolů rubriky Stručně je představovat ve zkrácené podobě vybrané články z tištěného Vesmíru. Některé z nich jsou on-line v plné verzi dostupné pouze předplatitelům, jiné jsou k dispozici volně. K těm druhým patří i příspěvek evolučního biologa Josefa Lhotského z květnového Vesmíru: Když milenky s manželkami táhnou za jeden provaz.

Některé bakterie žijí v symbióze s hmyzem tak dlouho (některé už čtvrt miliardy let), že z jejich soužití dávno zmizely všechny sváry a partneři se jeden bez druhého už neobejdou. Josef Lhotský tyto bakterie přirovnává k manželkám a jako příklad udává druhy usídlené v tělech mšic a jim příbuzných druhů hmyzu sajícího mízu nebo krev. „Obě tekutiny postrádají mnohé esenciální aminokyseliny, na jejichž produkci bakteriálním partnerem je hmyz odkázán.“

Ale do hry vstupují další druhy bakterií, jež se stejným druhem hmyzu začaly koketovat mnohem později a jejich chování je nevyzpytatelnější. Autor je přirovnává k milenkám. „Vzhledem k tomu, že vztah je evolučně relativně mladý, oba partneři spolu hrají hry v takových případech obvyklé: kdo s koho, kdo co komu a za co.“

Dlouhodobé soužití s hmyzem ale není pro bakteriální „manželky“ bez následků: „Organismy, které jsou příliš závislé na jiných, obvykle ztrácejí část schopností, které jsou k samostatnému přežití nezbytné. Platí to stejně dobře u věčných studentů jako u parazitů, a symbionti žijící v těsném vnitrobuněčném kontaktu samozřejmě nejsou výjimkou; vzpomeňme kupříkladu na drastické snížení počtu genů u mitochondrií a plastidů, našich prvních endosymbiontů, z nichž se časem staly buněčné organely.“

Zatímco modelová bakterie E. coli má genom složený z 4 600 000 párů bází, bakterie trvale obývající hmyzí organismus mají genom výrazně redukovaný, v extrémním případě na pouhých 112 000 párů bází, což je nejen čtyřicetkrát méně než E. coli, ale také pětadvacetkrát méně než ty největší z virů. Chybí jim i některé geny nezbytné pro kopírování DNA a výrobu proteinů.

V případě symbiontů mšic a jim příbuzných druhů se dokonce ukázalo, že jim chybí i geny nezbytné pro tvorbu esenciálních aminokyselin, které si hmyz sám vyrobit nedokáže. Přitom právě zásobování těmito aminokyselinami biologové považovali za hlavní přínos symbiotických bakterií.

Červci jsou příbuzní mšicím. I oni ve svých tělech hostí symbiotické bakterie.

Červci jsou příbuzní mšicím. I oni ve svých tělech hostí symbiotické bakterie. Na snímku druh z malajské části Bornea. Foto: Stanislav Krejčík

Vysvětlení nabízí právě existence „milenek“. Schopnosti, které postrádá jak hmyzí hostitel, tak původní bakteriální symbiont, zajišťuje bakterie, která se v hmyzu zabydlela sekundárně. „Ukázalo se, že primární a sekundární endosymbionté si při redukování své genetické informace jdou zajímavým způsobem takzvaně na ruku. Protože když už žijí v jedné domácnosti, nová známost může ze své výbavy s klidným srdcem vyhodit kastroly a žehlicí prkno, zatímco stará známost si od nové může půjčovat prádlo, šminky a podobné životně důležité náčiní. Některých věcí, jako například vlastních kreditních karet, se přitom mohou zbavit obě, neboť v tomto případě roli štědrého altruisty přebírá celá hostitelská buňka, v níž jsou bakterie ubytované.“

Hmyz přitom není žádný troškař. Jeden druh může hostit až sedm druhů symbiotických bakterií najednou. Až tedy příště uvidíte mšici, vězte, že nehledíte pouze na jedince patřícího mezi polokřídlý hmyz, ale na komplexní společenství provázané složitou sítí vazeb. (Ostatně člověk je na tom podobně – výzkum lidského mikrobiomu a jeho významu pro správné fungování našeho organismu přináší stále nová překvapení.)

 

Titulní foto: Mšice se živí rostlinnou mízou, v níž chybí mnohé esenciální aminokyseliny. Jejich výrobu mšicím zajišťují symbiotické bakterie obývající jejich těla. Foto: Stanislav Krejčík

Print Friendly