Hlubokomořské pytlíky vody

Jak jsou některé rostliny, ryby, žraloci a korýši schopni přežít několik kilometrů pod hladinou oceánů – v hloubce, kde je teplota vody velmi nízká, nedostatek světla, ale především vysoký hydrostatický tlak? Jakým způsobem se tyto organismy adaptovaly na tamní podmínky, především na odolnost vůči tlaku?

ptá se Martin Löffelmann, Olomouc

Nízká teplota panuje trvale na nejrůznějších místech naší planety a adaptovat se na ni zvládli snadno živočichové polárních moří či vysokohorských jezer, věčnou tmu (a nízkou nabídku potravy, jež je také problémem na hlubokomořském dně) zažívají obyvatelé jeskyní a do jisté míry i noční živočichové. Skutečně extrémním faktorem prostředí je tedy v hlubokých oceánech opravdu vysoký tlak.

Vzhledem k faktu, že vysoký tlak ovlivňuje mnohem více plyn než kapalinu, musely se mu přizpůsobit zejména organismy s plynovými dutinami v těle. Zatímco u nás lidí jsou to plíce, u ryb plynový měchýř, tedy orgány, které jsou při poklesu do hloubky díky přítomnosti plynu snadno stlačitelné a naopak při výstupu se rozpínají. Mnohé hlubokomořské ryby žijící u oceánského dna – jako např. ďas celebeský (Sladenia remiger) – plynové měchýře ztratily, a nemusí tedy tento problém řešit. Ty, které plavou ve volném vodním sloupci, ovšem plynový měchýř nezbytně potřebují, a mají ho proto přizpůsobený extrémním podmínkám hlubokého moře. Tlak vzduchu v něm odpovídá obrovskému tlaku okolí. Aby hlubokomořské ryby vůbec dokázaly měchýř napumpovat na tlak třeba i 170krát převyšující tlak v pneumatikách osobních aut,¹⁾ mají speciální fyziologická přizpůsobení (např. specializovanou cévní pleteň), která jim pomáhají případné rychlé změny tlaku vyrovnávat. Mnoho rybích řádů totiž pravidelně každou noc migruje z hloubek směrem k hladině, kde je podstatně více potravy, ale hrozí tam menší nebezpečí než ve dne. Rekordmany jsou v tomto chování např. hlubinovky (řád Myctophiformes), jejichž obrovská hejna připlouvají každou noc z hloubky 600–1200 m blízko k hladině a tuto cestu musí urazit co nejrychleji. Ryby, které žijí ještě hlouběji, odhadem pod 1500 m, už k hladině zpravidla nemigrují. Existují ale i výjimky, známé z hloubek několika km, jež rybáři chytají i v mělké vodě.

Svítivka vousatá (Echiostoma barbatum) má světélkující orgán na hlavě za okem a na konci bradového vousu a řadu drobných světlo produkujících fotoforů podél těla. Jako většina hlubokomořských ryb žije v tropických a subtropických oceánech, kde se živí dravě. Dorůstá maximálně 37 cm a byla ulovena z hloubky až 4200 m.Snímek Zuzana Musilová

Náš pohled na „extrémní tlak, který přece musí něco způsobovat“, je hodně ovlivněn prožitkem potápění se pod vodu (i jen na nádech), při němž cítíme téměř okamžitě velký nárůst tlaku (a navíc víme alespoň z doslechu, jaké problémy mohou mít potápěči třeba s dekompresí). Jenže relativně velké změny tlaku jsou jen u hladiny – ponor z hladiny do 10 m znamená zdvojnásobení tlaku na naše plíce. Ve velkých hloubkách se ale takřka nic neděje, neboť „ponor“ o 10 m v hloubce 1 km znamená nárůst tlaku o 1 %. Pokud ve velkých hloubkách plavou ryby mírně nahoru nebo dolů, relativní změna hydrostatického tlaku je pramalá.

Tvorům bez orgánů naplněných plynem, třeba hvězdicím, krabům, červům apod., žijícím na hlubokomořském dně, extrémní tlak zdaleka tolik nevadí. Lze si to představit jednoduše na analogii PET lahve: pokud bude naplněna vzduchem, při ponoru na dno moře se zbortí. Pokud však bude plná syceného nápoje a zbude v ní jen bublinka (a ještě pod tlakem), moc se toho nezmění, láhev se jen trochu prohne. A láhev zcela naplněná vodou ponořená na dno otevřeného oceánu si „ničeho nevšimne“. Vytáhneme-li ji ovšem, bude ochlazena na 0–3 °C. Mimochodem právě změna teploty je to, co obvykle hlubokomořské bezobratlé po vytažení k hladině zabije. Na to opravdu zvyklí nejsou.

Zubatice obecná (Anoplogaster cornuta) je dravec, který v dospělosti žije nejčastěji v hloubcemezi 500 a 5000 m. Rozšířena je ve volných mořích tropických až mírných oceánů. Dorůstá max. velikost 18 cm, jedinec na fotografii má 7 cm.Snímek Zuzana Musilová

Velký hydrostatický tlak však organismy samozřejmě ovlivňuje na molekulární úrovni. Jde o poměrně nedávné objevy vědců z týmu Megan Porterové,²⁾ kteří zjistili, že proteiny hlubokomořských ryb (konkrétně zrakové pigmenty citlivé na světlo – rodopsiny) se v evoluci přizpůsobily tak, že jejich prostorové uspořádání je ve vyšším tlaku odolnější. V jejich studii se dokonce ukázalo, že stejné aminokyseliny způsobují vyšší odolnost ke stlačení jak u ryb, tak u hlavonožců, žijících v hlubokém moři. Koneckonců jen ideální kapalina je zcela nestlačitelná, voda je stlačitelná trochu a obsah našeho těla také. Proto se v odezvě na tlak do určité míry mění složení buněčných membrán, prostorové uspořádání enzymů apod.

Zubatka štíhlá (Chauliodus danae) má růžově zbarvený světélkující orgán na hlavě za okem a extrémně vychlípitelnou tlamu, která se může díky volným žaberním obloukům při lovu kořisti předsunout a uvolnit podobně jako u hadů. Zástupci tohoto rodu mají z obratlovců vůbec nejdelší zuby v poměru k hlavě. Zuby tak zůstávají vně hlavy, i když je tlama zavřená. Zubatka je extrémní dravec, rozšířený v Atlantiku do hloubky 500 m.Snímek Zuzana Musilová