Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Ptačí malárie

aneb Jak zabít deset druhů jednou ranou
 |  10. 6. 2010
 |  Vesmír 89, 354, 2010/6

Malárie je onemocnění, o kterém někdy slyšel asi každý. Někteří z nás ji zažili na vlastní kůži, jiní se s nemocnými setkali a ti zbývající o ní alespoň četli. O čem však většina z nás nejspíš neví, je skutečnost, že malárie nenapadá jen člověka, ale že obdobná onemocnění jsou známa i u ptáků. A co více, ptačí malárie dokonce s velkou pravděpodobností může za vyhynutí nejméně deseti ptačích druhů na Havajských ostrovech. IUCN proto původce ptačí malárie označila za jeden ze sta nejhorších invazivních druhů.1) Jak to tedy vlastně s touto infekční chorobou je?

Malárie je u ptáků obecně způsobována krevními parazity rodu Plasmodium, HaemoproteusLeucocytozoon. I když by to většina z nás patrně nečekala, toto onemocnění je rozšířeno i v České republice. Podobně jako lidská i ptačí forma je přenášena zejména komáry (běžným českým komářím rodem Culex, dále Aedes a nechvalně známým rodem Anopheles), ale také muchničkami a kloši. Při komárově sání dochází k přenosu parazita ve fázi sporozoitů do krve hostitele. Z krve se parazit dostává do endotelových buněk cév vnitřních orgánů, zejména do mozku, plic, jater a sleziny. Další vývojové stadium parazita – merozoit – pak napadá červené a někdy i bílé krvinky. Jedním z hlavních cílů parazita jsou ptačí červené krvinky (které na rozdíl od lidských obsahují jádro); jejich destrukcí často způsobuje anémii. Příznaky se liší v závislosti na množství napadených krvinek, na podmínkách vnějšího prostředí a na druhu, který konkrétní infekci způsobil. Časté je posedávání se svěšenými křídly, skleslost, apatie, slabost, snížení hmotnosti, ve vážnějších případech nemoc končí úhynem v křečích.

Před několika lety byl v České republice proveden výzkum výskytu malárie u dravců a sov chovaných v místních zoologických zahradách.2) Přítomnost původců malárie byla zjištěna téměř u 15 % vyšetřovaných jedinců, nejčastěji se vyskytovali zástupci rodu Haemoproteus, méně pak Leucocytozoon. Rod Plasmodium sice v této studii nebyl potvrzen, nicméně jeho přítomnost v ČR byla doložena již dříve v chovu sovic sněžných3) v plzeňské zoo.

Na Havaji ptáci nemají havaj

Asi nejznámějším případem masivního výskytu ptačí malárie je Havaj. Na tyto ostrovy se parazit dostal jako typický invazní druh – spolu s exotickými ptáky zavlečenými novými osadníky, patrně někdy na přelomu 18. a 19. století. A v tu dobu našel na Havaji skvělé podmínky – už 70 let zde totiž žil jiný zavlečený druh, komár Culex quiquefasciatus. Ten se na Havaj dostal pro změnu ve vodních barelech na lodích, které tam připluly někdy kolem roku 1826. Kombinace zavlečeného parazita spolu s novým druhem komára byla doslova smrtící. Endemičtí havajští ptáci zmírali po stovkách. Zato populace exotických ptáků, dovezených osadníky, byly vůči ptačí malárii poměrně rezistentní, protože měly za sebou dlouhodobé soužití s touto nemocí ve své původní vlasti. Místní druhy, například pestrobarevní květomilové anebo vrána havajská, tomuto nebezpečí nedokázaly odolávat. Nejméně deset původních havajských druhů vymřelo, u mnoha dalších se početní stavy dramaticky snížily. Většina havajských druhů prodělávala po nakažení malárií akutní záchvat s úmrtností až 90 %, zatímco na kontinentu se tentýž parazit vesměs projevuje jen nevýrazným, ale chronickým onemocněním.

Z celkového počtu 71 havajských endemických druhů jich od konce 18. století vyhynulo nejméně 23 a dalších 30 je kriticky ohroženo. Nedávno se ale ukázalo, že se možná již blýská na lepší časy. Jedním z přizpůsobení bylo, že se většina lesních druhů ptáků přesunula do vyšších poloh – nad 1300 metrů – kde se komáři přenášející malárii vyskytují již jen sporadicky. Nicméně dlouhodobý kontakt s parazitem se již projevil u prvního z havajských druhů, šatovníka amakihi (Hemignathus virens), který během posledního desetiletí našel zatím nejasný mechanismus, jak se s nemocí vyrovnat. Díky tomu teď v dříve opuštěných havajských nížinných lesích poletují opět hejna šatovníků. Sice promořená ptačí malárií, nicméně ta jim již nezpůsobuje tak vážné problémy jako před lety.

Jak k přizpůsobení došlo?

Téměř všestranně přijímaná hypotéza zněla, že reliktní populace šatovníka žijící ve vyšších nadmořských výškách mimo pravidelný výskyt většího množství komárů vyvinula  nový obranný mechanismus. Uvažovalo se o tom, že k přizpůsobení možná přispěl i fakt, že zatímco komár Culex quiquefasciatus se na Havaji postupně přesouvá i do vyšších poloh až kolem 1900 metrů nadmořské výšky (k horní hranici lesa), prvok způsobující malárii prozatím tak přizpůsobivý není a v komárech žijících ve větších nadmořských výškách se množí jen obtížně. Plasmodium relictum totiž k svému zdárnému vývoji potřebuje teplotu nejméně 13 °C, teplotní optimum na Havaji je pak pro tento druh 17 °C. V nadmořských výškách s průměrnými teplotami kolem 13 °C a nižšími tak dnes lze nalézt nové přizpůsobivé populace komárů, ale jen velmi oslabené populace prvoků způsobujících malárii. Ptáci tak bývají napadeni menším množstvím těchto prvoků, kterému se lze lépe ubránit. V průběhu času se tak mohla vyselektovat odolnější populace.4)

Nicméně současné překvapivé výsledky genetických analýz obnovené populace šatovníka amakihi tuto hypotézu zcela vyvrátily! Tým amerických vědců totiž nedávno v časopise Molecular Ecology otiskl zprávu,5) že nedávno obnovené nížinné populace tohoto druhu nepocházejí z populací zatlačených vysoko do hor, ale naopak z několika málo jedinců přeživších masivní infekci přímo v nížinách. Jak se k tomu výsledku dobrali? Zkoumali DNA z kožek šatovníků amakihi ulovených v letech 1898–1949 a zároveň i DNA z jedinců obnovených populací šatovníka amakihi, které odchytili v letech 2001–2003. Analýzou sekvencí několika úseků mitochondriální i jaderné DNA dospěli k závěru, že populace šatovníka amakihi žijící dříve v nížinách a ve výše položených oblastech (vzdálených od sebe jen několik kilometrů) se výrazně odlišovaly a nedocházelo k jejich míšení. Současné znovuobnovené nížinné populace šatovníka amakihi jsou opět odlišné od těch, které žijí v horských lesích – a překvapivě jsou blízce příbuzné původním nížinným populacím.

Bylo tak jednoznačně prokázáno, že v současné době jsou na Havaji dvě zcela odlišné populace šatovníka amakihi: jedna nížinná, s vysokou odolností proti malárii a s poměrně nízkou genetickou variabilitou v důsledku efektu hrdla láhve,6) a populace druhá, žijící v horských lesích, která se vyznačovala vysokou početností nepřetržitě po celou zkoumanou časovou periodu.

Proč právě amakihi?

Badatelé šli však ještě o krůček dále. Šatovníků totiž na Havaji žije (nebo spíš žilo) téměř nepřeberné množství druhů. A naprostá většina z nich byla malárií postižena. Proč se právě amakihi dokázal vrátit zpět a ostatní ne? Jeff Foster a spolupracovníci si vzali na mušku další dva druhy šatovníků, označované domorodými názvy jako apapane (Himatione sanguinea) a iiwi (Vestiaria coccinea dvou druhů a porovnáním s DNA šatovníka). Ani jednomu z nich se nepovedl husarský kousek šatovníka amakihi a jejich areál rozšíření zůstává od časů zavlečení ptačí malárie omezen jen na horské lesy, kde je zatím malárie méně rozšířena. Analýzou DNA těchto amakihi zjistili, že genom šatovníků apapane a iiwi je oproti genomu amakihi mnohem stejnorodější, zkoumané geny obsahují menší množství alelických variant, a proto jsou oba druhy daleko méně přizpůsobivé případným chorobám. Dokonce u nich neexistuje ani žádný výškový gradient, jaký byl popsán u druhu amakihi. Čemu to přisuzovat? Vysvětlení se zdá být jednoduché. Šatovník amakihi je velmi usedlý druh, mající teritoria o velikosti 6000–8000 m2, zatímco zbývající dva druhy živící se nektarem stromů rodu Metrosideros (česky zvaného železnec) za svou potravou podnikají poměrně daleké lety. Usedlost amakihi se tak stala jeho významnou evoluční výhodou, neboť tomuto druhu umožnila vyvinout řadu vzájemně se nemísících genotypů, zatímco nestálé druhy apapane a iiwi vytvářejí nejspíše jen jednu populaci navzájem se křížících jedinců, ohraničenou pouze velikostí ostrova.

Ptačí malárie jako nebezpečná nemoc

Ptačí malárie nezanechala své stopy jen na Havaji. Další známý případ smrtelné infekce ptačí malárií se stal roku 1986 v zoologické zahradě v městečku Des Moines v americkém státě Iowa. V tomto případě byli napadeni tučňáci magellanští, dovezení krátce předtím z jejich tradičních hnízdišť na ostrůvcích u jižního pobřeží Chile. U těchto tučňáků byla zaznamenána obrovská úmrtnost po napadení prvoky Plasmodium relictumPlasmodium elongatum; zemřelo přes 50 % mladých i dospělých tučňáků.

K infekci ptačí malárií jsou náchylní nejen havajští šatovníci a arktičtí tučňáci. Je problémem všech druhů dovezených z chladných, suchých nebo velmi větrných prostředí. Všechny tyto faktory znemožňují masovější výskyt přenašečů – krevsajících ptačích parazitů –, a tím v původním prostředí daných druhů znesnadňují jejich napadení. Po transportu do jiných částí světa s odlišnými klimatickými podmínkami je tomu samozřejmě úplně jinak.

Ptačí malárie je tak nemocí se širokým spektrem projevů od mírných (v místech, kde s ní už ptáci žijí dlouhou dobu) až po fatální (v místech, kam se dostala teprve v nedávných letech). O tom, že i chronická infekce ptačí malárií, která neohrožuje život, může být svému nositeli nebezpečná, svědčí poslední studie, o níž si tu povíme.

Tým vědců z britských univerzit7) studoval skupinu kanárků experimentálně infikovaných v mládí ptačí malárií. Zjistili, že infikovaní ptáci mají oproti zdravým jedincům v dospělosti jednodušší zpěv a méně vyvinuté oblasti mozku odpovědné za zvukové projevy. Hůře zpívající samci jsou samozřejmě méně atraktivní pro samičky daného druhu, ergo budou mít méně potomstva horší kvality. Nasnadě je aplikace klasické teorie o výběru partnera ovlivněném parazity. O této teorii jsme slyšeli již mnohokrát v různých obdobách. Infekce ptačí malárií se zdá být jen jejím dalším potvrzením.

Poznámky

1) Lowe S. a kol.: 100 of the World’s Worst Invasive Alien Species. A selection from the global invasive species database, Invasive Species Specialist Group of IUCN, 2000.

2) Závodská J. a kol., Veterinářství 54, 390–394, 2004.

3) Čada F. a kol., Veterinářství 45, 522–527, 1995.

4) Podobně je tomu i u člověka, kdy se v tropických oblastech vyskytuje jako přímý důsledek malárie zvláštní mutace zvaná srpkovitá anémie (viz Vesmír 73, 144, 1994/3). Pokud je přítomna jen jedna alela genu pro srpkovitou anémii, zajišťuje rozdílný tvar erytrocytů imunitu vůči původci malárie, aniž se nějak výrazně negativně projevuje na dalších funkcích červených krvinek. Nicméně v případě, že se u někoho sejdou dvě alely kódující srpkovitou anémii (a tím dotyčný jedinec již nemá žádnou další alelu, která by kódovala normální tvar červených krvinek), dochází ke smrtelnému onemocnění – červené krvinky srpkovitého tvaru nejsou schopné řádně plnit svoji funkci při přenosu kyslíku a oběť se dusí. Pokud člověk – tak jako většina Evropanů – žádnou alelupro srpkovitou anémii nenese, má všechny červené krvinky piškotovitého tvaru, nemá problém s přenosem kyslíku v krvi, ale na druhou stranu je velmi dobře napadnutelný prvoky přenášejícími malárii.

5) Foster J. T. a kol., Mol. Ecol. 16, 4738–4746, 2007.

6) Efekt hrdla láhve (viz Vesmír 73, 589, 1994/10; 88, 151, 2009/3) nastává při prudkém poklesu počtu jedinců v populaci na zlomek původního stavu. Při takovém nečekaném zúžení populace nutně klesne genetická diverzita, neboť se všechny existující alely do malého množství jedinců doslova nevejdou. Efekt se projevuje prudkým posílením významu náhodných mutací. Je nevratný – i když se velikost populace obnoví v plném rozsahu, ztracené alely se již neobnoví a genetická variabilita je výrazně snížena. Díky efektu hrdla láhve mohou být fixovány alely menšinových znaků, které by se jinak v populaci jen těžko prosadily – například odolnost vůči ptačí malárii.

7) Spencer K. A. a kol., Proc. R. Soc. B 272, 2037–2043, 2005.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Parazitologie

O autorovi

Petr Heneberg

RNDr. Petr Heneberg, Ph.D., (*1980) vystudoval biologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. V Centru pro výzkum diabetu, metabolismu a výživy 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy se zabývá především výzkumem signalizačních kaskád a nádorovou biologií a vlivem změn životního prostředí na člověka a jiné organismy.

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné