Jak moc je důležitá střevní mikroflóra?

Symbiotické mikroorganismy jsou důležitou součástí našich těl. Většinu buněk „našeho“ těla představují právě mikroorganismy a jsou pro hladké fungování našeho metabolismu nezbytné. Kvůli jejich množství a významu je souborně označujeme za mikrobiom a považujeme je za obdobu samostatného orgánu. Rozvrácený mikrobiom (například širokospektrými antibiotiky) se léčí obtížně, některé typy léčby jsou obzvláště bizarní (například transplantace stolice, viz Vesmír 93, 622, 2014/11). Přestože již tušíme, že je mikrobiom pro člověka životně důležitý, stále o něm víme málo. Co však víme o endosymbiontech modelových živočišných druhů? Například to, že suchozemští stejnonožci mají bakterie v zadním střevu a hepatopankreatu, že jim (asi) pomáhají trávit celulózu a lignin, že jim (asi) poskytují vitaminy a esenciální mastné kyseliny, že v jejich hepatopankreatu (výběžku střeva) žijí jen dva druhy, které neznáme z volného prostředí a ani nejsou vylučovány v exkrementech. Tyto bakterie z hepatopankreatu zvyšují přežívání stejnonožců krmených potravou o nízké kvalitě, ale u stejnonožců krmených kvalitním opadem jejich význam doložen nebyl. Takže nic moc.

Pokusit se doložit experimentálně význam endosymbiontů pro stínku obecnou (Porcellio scaber) se pokusila Terézia Horváthová se svými kolegy z Jagelonské univerzity v Krakově. Jak si však vyrobit kontrolní skupinu stínek se sterilními vnitřnostmi? A nezískávají stínky endosymbionty od matky již během larválního vývoje? Pro potvrzení či vyloučení vertikálního přenosu (tj. výhradně z rodiče na potomka) potřebovala chovat mladé stejnonožce ve sterilním prostředí.

Suchozemští stejnonožci jsou jediní korýši, jejichž larvy nepotřebují plavat ve volné vodě. Samice vytvářejí na hrudi vak (marsupium), v němž nosí vajíčka i larvy v dostatečně vlhkém prostředí. V posledním týdnu tohoto „intramarsupiálního“ vývoje larvy přecházejí z dýchání kyslíku rozpuštěného ve vodě pomocí žaber na příjem kyslíku ze vzduchu pomocí pseudotracheálních orgánů. Horváthová s kolegy vybrala mláďata z vaku třiceti samicím v době, kdy ještě žijí akvaticky, a umístila je jednotlivě do komůrek s vodou a kouskem filtračního papíru, který mohla využít k opuštění vody. Stínky vylezlé nad hladinu poté umístili do sterilních krabiček, krmili je různou potravou, vážili je (na počátku byla průměrná hmotnost mláděte půl miligramu) a měřili přežívání. Kontrolní skupina dostávala jen minimální sterilní potravu, experimentálním skupinám byly nabídnuty také mastné kyseliny a vitaminy, kousek olšového listu, exkrement dospělé stínky nebo střevo a hepatopankreas čerstvě zabité stínky. Tyto doplňky potravy dokázaly zdvojnásobit až ztrojnásobit během dvou měsíců hmotnostní přírůstek stejnonožců. Zajímavý je fakt, že efekt bakterií (obsažených na listu, v exkrementu i ve střevu) mohl být nahrazen dodatkem (bakterií prostých) mastných kyselin a vitaminů. Bakterie tudíž nejen napomáhají trávit potravu, ale díky své schopnosti vitaminy syntetizovat mohou pro stínky fungovat jako zdroj těchto esenciálních látek. Nicméně bakterie byly nenahraditelné pro přežívání stejnonožců – zatímco na základní dietě či dietě se sterilním dodatkem přežila dva měsíce jen čtvrtina pokusných stínek, možnost infikovat se bakteriemi zdvojnásobila pravděpodobnost dožití se konce experimentu. Je tedy zřejmé, že bakterie kromě zkvalitnění potravy mají další vliv – hypoteticky mohou ovlivňovat například teplotní toleranci či rezistenci vůči patogenům.

Každopádně vertikální přenos endosymbiontů z matky na potomstvo potvrzen nebyl, alespoň ne ve významném množství. Mladí stejnonožci si musejí svou střevní mikroflóru sami v prostředí nasbírat a „ochočit“. Vrtá vám hlavou, jak se přenášejí ony zmíněné dva druhy z hepatopankreatu? Ty jsou zřejmě důvodem pro poměrně vysokou míru kanibalismu mezi stejnonožci. Každý kanibal vám potvrdí, že snědením nepřítele na vás přechází jeho životní síla – ať už ve formě vápníku z kutikuly, či bakterií z hepatopankreatu. (European Journal of Soil Biology, doi: 10.1016/j.ejsobi.2015.05.003)