Nebezpečné obrněnky

V teplých mořích lze často pozorovat obrovské namnožení bičíkovců obrněnek neboli dinoflagelát (viz též Vesmír 70, 91, 1991/2). Jsou to organizmy pokládané nejednotně různými autory buď za jednobuněčné řasy, nebo za prvoky, a nejnověji je jim přiznáván status zvláštního kmene Dinozoa v říši protistů. Obrněnky vytvářejí při takovém přemnožení ve vodě hustou suspenzi a zbarvují hladinu do červenohněda díky karotenoidům, které jejich buňka kromě chlorofylu obsahuje. Ve vodách pobřeží Severní Ameriky se tomuto jevu říká „red tide“ nebo „red water“. Dochází k němu hlavně při ústí velkých řek. Mezi různé faktory, které ho vyvolávají, patří obohacení vodního prostředí živinami, zejména fosfáty, ale také změna teploty nebo vodního proudění. „Vodní květ“ může mít neblahé následky pro ostatní vodní živočichy. Tvoří ho totiž bičíkovci, kteří mohou produkovat toxiny. Ty pak působí na nejrůznější mořské živočichy, červy kroužkovce, měkkýše, a zvláště ryby. Obrněnek schopných produkovat toxiny je asi dvaadvacet druhů v deseti rodech.

Nejvíce je znám druh Gambierdiscus toxicus, který žije v tropických vodách Karibského moře, okolo Kapverdských i Havajských ostrovů a v jižním Pacifiku. Plave volně ve vodě, ale také se usazuje na povrchu velkých řas, např. rodů Jania či Acantophyra. Jeho biologie a působení jsou poměrně dobře známy. Bičíkovce, a zejména řasy, na nichž jsou přichyceni, pohlcují býložravé ryby a potravním řetězcem se toxin obrněnek – pokud ho není mnoho – přenáší k masožravcům. Čím větší je masožravá ryba, tím je toxičtější, poněvadž toxin je kumulativní.

Při silné dávce toxinu jsou už i býložravé ryby toxinem poškozeny natolik, že hynou, často v obrovských masách. Pokud jsou jen oslabeny, podléhají snáze nemocem nebo parazitárním infekcím či se stávají snadnou obětí dravých ryb (viz obrázek). Masožravé ryby shromažďují toxin zprvu v játrech a vnitřnostech, posléze i ve svalech. Už v býložravých a později v masožravých rybách se toxin transformuje v ještě toxičtější formy a při silném zamoření umírají i dravé ryby. Když člověk pozře ryby s obsahem toxinu, ať už býložravé nebo dravé, onemocní nemocí zvanou podle jména z karibské oblasti ciguatera. Toxin je záludný, poněvadž, jak se dá čekat, chuť masa se jím vůbec nemění. Otrava se projeví nevolností, zvracením, průjmy, slabostí, pocity pálení v ústech a v nohou i bolestmi ve svalech. Pochutnání na vábivém rybím jídle tak může mít za následek hotovou noční můru potíží a bolestí.

Ciguaterový toxin čili ciguatoxin z obrněnky druhu Gambierdiscus toxicus usmrtí myš v dávce 0,045 g/100g váhy myši. Z jednoho kilogramu „toxické“ murény ho např. bylo izolováno 22 g. Ciguatoxin má několik složek, z nichž jen některé jsou termolabilní. Ví se sice, že postihuje přenos vzruchů na membránách, celkově jsou však tyto toxiny stále málo známy. Nejsou produkovány ve všech fázích života bičíkovce a mechanizmus působení se může také různit. Některé toxiny působí hemolýzu červených krvinek myší. Toxiny obrněnek druhů Gymnodinium breve a Gonyaulax monilata působí masové úhyny ryb v Mexickém zálivu, ale nejsou toxické pro kuřata ani kočky. Nebezpečnou lahůdkou jsou ústřice z pobřeží Holandska, jejichž toxicitu působí obrněnky několika druhů rodu Prorocentrum, nebo z Japonska, kde je viníkem druh Dinophysis fortii.

„Vodní květ“ působený masově namnoženými bičíkovci druhu Gymnodinium brevis působí nejen hromadné úhyny ryb a bezobratlých, kteří je s potravou sežerou. Látka v buňkách bičíkovců může při nadýchnutí aerosolu, v němž koncentrace obrněnek dosáhne 5,6 x 10⁷ na jeden litr, působit dráždění nosohltanu. Je štěstí, že to není nic horšího, poněvadž vodní tříšť třeba při koupání a zábavě u vody není nic vzácného.

Musíme ještě dodat, že ciguaterová toxicita může být zanášena do potravního řetězce i z jiných organizmů. Například některé velké řasy (jako Caulerpa) mají jako sekundární metabolit caulerpenyn, který je toxický pro vajíčka ježovek i sladkovodní a mořské mlže.

A tak zatímco ciguatoxiny z mnoha obrněnek vyžadují ještě mnoho objasňování, na scéně se objevil dinoflagelát, který kombinací svých biologických a patogenních vlastností strčí všechny své příbuzné do kapsy. V dubnu 1995 dali autoři Burkholder a Glasgow jednomu druhu obrněnky jméno Pfiesteria piscicida („ryby zabíjející“), aby vystihli plně její vlastnosti. (V předešlých pracích ji jmenovali Pfiesteria piscimortuis, což má stejný smysl, ale pro pečlivé taxonomy tím nevysvětlitelným přejmenováním způsobili pěkný zmatek.) Pro její jedinečné vlastnosti ji zařadili do nově ustavené čeledi Pfiesteriacae v řádu Dinamoebales.

Pfiesteria byla poprvé nalezena jako původce „vodního květu“ v pobřežních vodách Severní Karoliny, ve kterých v tu dobu hynuly miliony platýzů a dalších druhů ryb. Bičíkovec byl izolován v kultuře a tak bylo možno odhalit jeho složitý vývojový cyklus. Obrněnka je velmi polymorfní – během vývoje se střídají různé typy pohyblivých bičíkovců měřících asi 8 m, kteří mají typickou buněčnou strukturu obrněnek (viz obrázek a obrázek), sexuálních stadií i klidových cyst a stadií podobných velkým měňavkám, které dosahují desetkrát větších rozměrů než malí bičíkovci. Pfiesteria byla charakterizována jako „lovec ze zálohy“: bičíkovci opouzdření ve svých klidových cystách odpočívají kdesi na dně, dokud „neucítí“ přítomnost ryb nebo i měkkýšů, kterou signalizují látky v čerstvých sekretech těchto potenciálních hostitelů. Bičíkovci pak hned vyklouznou z obalu cysty a látky ve zmíněných sekretech stimulují jejich přeměnu v asi 30 m velká bičíkatá stadia, která také produkují prudký toxin. Nato jsou obrněnky cílenou chemotaxí navedeny na svou kořist, zaútočí na ni, rozruší její povrch a začnou se intenzivně množit. U ryb požírají buňky epidermis, erytrocyty a působí krvácející vředy. Mimo to ovšem vylučují svůj toxin – je to prvý známý případ obrněnky, která vyrábí exotoxin vylučovaný do prostředí. Látka působí na nervový systém ryby, takže její smrt může následovat po velice krátké době několika minut až hodin v důsledku svalové paralýzy a respiračního selhání. V menších dávkách exotoxin ryby oslabuje a zcitlivuje pro další patogeny. Obrněnky vzrušené na nejvyšší míru přítomností kořisti se též oddávají sexuálnímu procesu – diferencují se na gamety, které kopulují, a takto vzniklé buňky (planozygoty) se znovu dělí a produkují další toxické dravé bičíkovce.

Po zabití ryby se část dravých bičíkovců hned znovu encystuje a čeká na další kořist, část se promění v až 200 m velké améby, které zůstávají na zabitých rybích mrtvolkách a živí se jejich hmotou. Ve srovnání s úlohou „lovců ze zálohy“ lze jednotlivce této části potravního procesu označit za „zásobovače“. Jsou to krátce žijící stadia, která shromažďují ohromné množství zásob pro své potomstvo. Tím jsou dlouho přežívající měňavkovitá stadia, která nakonec znovu produkují bičíkaté zabíječe.

Pfiesterie jsou heterotrofní organizmy, které pro svůj život nutně vyžadují kořist. Předhodíme-li jim hojný zdroj jiné nežli rybí potravy, například bičíkovce jiných skupin, řasy, nálevníky či vířníky, začnou se jimi také živit a proběhne u nich část vývojového cyklu včetně tvorby měňavkovitých stadií. Z pohlcené cytoplazmy buněk řas si pfiesterie dokonce může ponechat ve své vlastní buňce cizí chloroplasty po mnoho dní ve zcela funkčním stavu (jako takzvané kleptochloroplasty, „kradené chloroplasty“ – tento jev je rozšířen i u jiných bičíkovců) a na krátkou dobu se tak stane autotrofem (energii získává oxidací anorganických látek). Jak ukázal chov pfiesterií v laboratoři, teprve přítomnost ryb v nich rozpoutá zabíječskou horečku, tvorbu toxinů a sexuální aktivitu.

Kultivace toxických forem v umělém prostředí vyžaduje stejně přísná opatření jako práce s nejnebezpečnějšími viry: respirátory kryjící celou tvář, jednorázové rukavice, kryt hlavy a bot a dekontaminovaný laboratorní oděv. Kontakt s vodou z kultur a s aerosolem už totiž způsobil lidem vážná poškození zdraví projevující se nejrůznějším způsobem: podrážděním očí, změnami chování a nálady, dokonce i stavem podobným narkóze, dysfunkcí jater a ledvin i autonomního nervového systému, měsíce trvajícími astmatickými symptomy, imunitní supresí trvající léta, a dokonce i měsíce trvající reverzibilní ztrátou paměti. Na volně žijícího bičíkovce je to dost hrozivý výkon.

Pfiesterie se stává vážným problémem v mořském i brakickém prostředí (tj. prostředí, kde je smíšená sladká i slaná voda, např. při ústí řek do moře). Zavinila až dosud nejen velký počet hromadných úhynů ryb v brakických vodách jižní části východního pobřeží Severní Ameriky, ale stává se nebezpečným patogenem i v mořských akváriích. Nejen to – bude třeba na ni dávat pozor i v průmyslových chovech mořských ryb.