Bakterie v bakterii

Hmyz je skoro všude a bakterie jsou úplně všude – není proto divu, že si tyhle dvě velké skupiny organismů občas podají pomocnou ruku. Tak například většina zástupců podřádu mšicosavých, kam mimo méně známých mer, molic a červců patří i dobře známé mšice, využívá služeb spřátelených bakterií tím způsobem, že si od nich nechávají vylepšit jídelníček. Rostlinná míza, kterou se živí, není totiž na rozdíl od nektaru nijak zvlášť energeticky výživná, a proto mají pro hmyz metabolické produkty těchto bakteriálních symbiontů význam hodnotného doplňku stravy. Bakterie na oplátku profitují z luxusního ubytování, jež se během desítek milionů let společné evoluční historie stalo vpravdě značně komfortní: jejich apartmá jsou v cytoplazmě velkých polyploidních buněk specializovaných orgánů, tzv. bakteriomů.

To je sice pozoruhodné, ale nijak ojedinělé. Ve dvou se to lépe táhne a nepřeberná paleta nejrůznějších symbiotických interakcí napříč všemi skupinami organismů je toho důkazem. Červci (Pseudococcidae) na to mají dost možná stejný názor, a proto se během své evoluce rozhodli trochu si tato fádní spojenectví okořenit. Ve dvou se to sice lépe táhne, ale ve třech je větší zábava, že. A tak se při molekulárně fylogenetických studiích jejich bakteriomů ukázalo, že v hostitelských buňkách hmyzu nebydlí jen jeden druh bakterie, ale hned druhy dva, a to zástupci dvou velkých eubakteriálních skupin, tzv. γ-proteobakterií a β-proteobakterií. Jenže jak! Invenci bytového uspořádání by jim mohli závidět i ti největší mazáci vysokoškolských kolejí či levných ubytoven.

Červci v buňkách svých bakteriomů zabalují prokaryotní endosymbionty do jakýchsi slizem vyplněných kulovitých útvarů o velikosti zhruba deset až dvacet mikrometrů, které obklopují jádro hostitelské buňky a vyplňují značnou část její cytoplazmy. Tyto symbiotické váčky přitom nemají nic společného s váčky, jež běžně nacházíme v eukaryotních buňkách, a které jsou odvozeny od endomembránového systému (připomeňme, že prokaryotní buňky vnitřní membránové struktury nemají). Uvnitř těchto komůrek si pěkně lebedí prokaryotní nájemníci a spořádaně si metabolizují. Nic netušící biologové už se radovali, jaký to krásný příklad kohabitace dvou druhů, když se ukázalo, že něco neklape. Všechny několikamikrometrové bakterie uvnitř jsou totiž γ-proteobakterie. Po β-proteobakteriích ani vidu, ani slechu.

Nakonec vyšlo najevo, že hledaní spolubydlící se nikde neschovávají, přímo naopak – jsou to ony kulovité symbiotické váčky naplněné menšími kolegyněmi. Tomuto překvapivému závěru odpovídá přiměřená velikost těchto útvarů, tři obalové membrány podobně jako u jiných endosymbiontů (kde dvě membrány jsou vlastní a třetí je odvozena od membrány hostitelské buňky), a především výsledky fluorescenčního značení specifickými sondami. Navíc se zdá, že z dvojice nájemníků hmyzích buněk jsou právě β-proteobakterie symbiontem původním, který pochází z jediné pradávné symbiózy, kdežto γ-proteobakterie byly nejspíš získány několikrát nezávisle na sobě. Ačkoli o povaze tohoto podivného soužití lze zatím spřádat jen vzrušující domněnky, má přeci jen jedno prvenství: jde o první známý případ symbiózy bakterie v bakterii. Inu pod svícnem bývá největší tma. A jak je vidět, bakterie jsou opravdu úplně všude. (Nature 412, 433–435, 2001)