i

Aktuální číslo:

2021/11

Téma měsíce:

Velká data

Nejmenší fotoreceptory členovců

 |  1. 11. 2021
 |  Vesmír 100, 664, 2021/11

Řasníci (Strepsiptera) jsou nepočetnou, avšak velmi specializovanou skupinou hmyzu, která je příbuzná broukům a parazituje u jiného hmyzu. Jejich fylogenetická pozice byla dlouhou dobu nejasná především kvůli nahromadění unikátních evolučních novinek (autapomorfií) souvisejících s endoparazitickým způsobem života. Specializace vedla mimo jiné také k miniaturizaci těl a tělních struktur. Extrémně zmenšené jsou především invazní larvy prvního instaru (u řasníků zvaných triungulinidi), aby mohly úspěšně napadat relativně malé hostitele. Jsou dlouhé průměrně 230 μm a u některých menších druhů dokonce jen 70 μm, což je řadí k nejmenším mnohobuněčným organismům na světě. Navzdory své nepatrné velikosti však triungulinidi mají na hlavové kapsule jeden až tři páry funkčních stemmat, světločivných orgánů, které jim pravděpodobně pomáhají při detekci hostitele. O buněčné anatomii a ultrastruktuře stemmat triungulinidů bylo dosud známo velmi málo.

Specialisté z německo-kanadského týmu vytvořili trojrozměrnou rekonstrukci miniaturních fotoreceptorů pomocí série ultratenkých řezů vyfocených transmisním elektronovým mikroskopem. A objevili hned několik zajímavostí, jež se týkají fenoménu miniaturizace. Stemmata larev řasníků představují nejmenší známé oči u členovců s fotoreceptorem tvořeným fúzovaným rhabdomem o celkové velikosti zhruba 1 μm3. I přes různé velikosti mají všechna tři stemmata stejnou strukturu – bikonvexní čočku, čtyři primární pigmentové (korneagenní) buňky, které však postrádají pigment, a pět buněk světločivných (retinul). Největšímu zjednodušení podlehly právě korneagenní buňky. Kromě pigmentárních granulí postrádají také jádro a mají maximálně tři mitochondrie; i ty však mohou zcela chybět. Vysvětlit takové zjednodušení může snížená metabolická aktivita korneagenních buněk po dokončení sekrece rohovky (korney), neboť jádro či mitochondrie mohou být v té době již postradatelné. Nepřítomnost buněčných jader je ale u hmyzu velmi ojedinělá. V souvislosti s miniaturizací byl zatím znám pouze jediný případ – drobné parazitoidní vosičky druhu Megaphragma mymaripenne mají v dospělosti bezjaderné neurony.

Světločivné buňky velmi jednoduché sítnice jsou ve střední části pod rhabdomem rozšířené a nachází se zde spousta mitochondrií a malé jádro, které je dosud nejmenším známým buněčným jádrem u členovců (jeho velikost činí zhruba 1,4 μm3). Není jasné, nakolik je malá velikost jádra způsobena pouze přímým efektem miniaturizace. Určitou roli může hrát i to, že řasníci mají jeden z nejmenších hmyzích genomů, který se do malého jádra snadněji sbalí. Krystalický kužel je u larev holometabolního hmyzu (hmyzu s proměnou dokonalou) ve stemmatech běžně přítomen. Řasníkům však chybí stejně jako většině brouků. Může to tedy být evoluční novinka společná oběma sesterským skupinám a nemusí nutně souviset s miniaturizací.

Efektivní miniaturizace se dosahuje snáze u buněk s nižší metabolickou aktivitou, jak dokládá uvedený příklad korneagenních buněk ve srovnání s metabolicky aktivními retinulami. Celkově zjednodušený a zmenšený světločivný aparát však musí dostačovat k úspěšné invazi do hostitele. Ačkoliv jsou parazitické larvy silně fototaktické, z fyzikálního hlediska jim stemmata poskytují pouze minimální rozlišení. Jejich základním cílem je někde na květu opustit matku (tj. vylézt z těla endoparazitické samice) a zachytit se na včele, která si je zanese do hnízda, v němž nakazí její potomky. Světločivný aparát proto nemusí být příliš efektivní, zvláště když jedna samice řasníka vyprodukuje stovky až tisíce parazitických larev. 

Fischer S. et al.: Arthropod Structure & Development, 2021, DOI: 10.1016/j.asd.2021.101055

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Entomologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Daniel Benda

Daniel Benda (*1992) studuje Přírodovědeckou fakultu UK. Na katedře zoologie se specializuje na fylogenezi řasníků a jejich koevoluci s hostiteli.

Doporučujeme

(Ne)chemické toulky chemickým prostorem

(Ne)chemické toulky chemickým prostorem uzamčeno

Ivan Čmelo, Daniel Svozil  |  1. 11. 2021
Zkusme si představit všechny chemické látky, které by bylo možno připravit, od vodíku až po makromolekuly včetně nukleových kyselin a bílkovin....
Život spjatý s krví: od nemocí k adaptacím

Život spjatý s krví: od nemocí k adaptacím

Ondřej Vrtiška  |  1. 11. 2021
Život hematologa Josefa Prchala se mohl vyvíjet jinak, kdyby… Kdyby se v šedesátých letech daly v Praze snadno sehnat látky potřebné pro výzkum....
Skleníkové peklo na Venuši a šance na život

Skleníkové peklo na Venuši a šance na život

Julie Nováková, Martin Ferus  |  1. 11. 2021
Byla Venuše už od svého zrození horkým peklem? Co když ještě donedávna překypovala životem a z modrého, Zemi podobného drahokamu ji ve žhnoucí pec...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné