Výměna hlavy u hmyzu

1923: Výměna hlavy u hmyzu podařila se ve Vídni W. Finklerovi. Pokusy jsou velmi jednoduché. Hlava jednomu exempláři ustřihnutá nasadí se na místo hlavy ustřihnuté exempláři druhému. Krev, která při tom vystoupí na ránu, slepí hlavu s trupem a po několika týdnech nastane dokonalý srůst. Nejlépe se podaří pokusy s pupami. Můžeme takto nasaditi samičce hlavu samečka, nebo hlavu jednoho druhu druhu jinému. Individuum se pak chová dle toho, jakou má hlavu. Samička s hlavou samečka chová se jako sameček, střevlík s hlavou potápníka leze do vody jako potápník. Z toho je viděti, že biologické chování se těla je řízeno mozkem. Tyto transplantace, jakési roubování živočichů, ukazují, jak daleko jde regulační schopnost živých bytostí. Není to lidská umělost, která podmiňuje divy chirurgie, nýbrž neobyčejná schopnost organismu nalézati a vytvářeti nová spojení mezi ústroji, znovu vybudovati porušený celek. U rostlin odedávna ve šlechtění transplantace jsou prováděny, ale obě součásti zachovávají si i po srůstu dosti samostatnosti.

Vesmír 1, 139, 1923/6–7

2023: Pokusy W. Finklera se zdají být poněkud obskurní, a ať už je provedl popsaným způsobem, nebo ne, mají kupodivu reálný základ, který v pozdějších desetiletích vyústil v běžně používané transplantační techniky hmyzích orgánů. Tyto techniky biologové využívali především v hmyzí endokrinologii, aby transplantovali některé hmyzí orgány, především mozek, z těla dárce do těla příjemce. V něm byl mozek po dny až týdny aktivní a jeho endokrinní činnost ovlivňovala fyziologické a biochemické procesy těla příjemce.

Něco takového není u vyšších živočichů včetně člověka možné – jak to, že hmyzí organismus tyto manipulace dovoluje? Může za to několik anatomicko-fyziologických vlastností hmyzího těla. Především je to otevřená cévní soustava, kde hmyzí krev – hemolymfa – nekoluje po těle v cévách, ale vyplňuje dutinu tělní, v níž přímo omývá vnitřní orgány. Dále je to značná nezávislost tělních ganglií nervové soustavy včetně mozku, která jim umožňuje zachování velké části přirozených aktivit i bez spojení s ostatními částmi nervové soustavy. Mozek se transplantuje docela jednoduše: po jeho vyjmutí z hlavy dárce se nejčastěji na zadečku příjemce nastřihne kutikula a do vzniklé ranky se pinzetou mozek zasune (může jich být i více). Ranka za chvíli zaschne (případně může být překryta kapičkou vosku) a transplantovaný mozek pokračuje ve své endokrinní aktivitě, kterou kontroluje životní procesy příjemce. Je omýván hemolymfou, která mu vytváří vhodné prostředí velmi podobné původnímu stavu a především ho zásobuje živinami.

Popsané transplantační techniky se využívaly zejména v hmyzí endokrinologii, kde pomohly odhalit nejen endokrinní činnost mozku, ale i řídicí činnost jeho hormonů vůči ostatním endokrinním žlázám hmyzího těla. V tomto případě bylo třeba vyloučit vliv původního mozku příjemce. Vhodnou techniku vymysleli už zakladatelé hmyzí endokrinologie, Polák Štefan Kopeć roku 1922 a Angličan Vincent Wigglesworth o dvanáct let později. Spočívala v podvázání (ligatuře) hlavy hedvábnou nití. Po pevném utažení mohl experimentátor hlavu ustřihnout, aniž by začala hemolymfa vytékat či vyhřezly orgány ze zbytku těla. V případě potřeby mohl výzkumník hedvábnou nití podvázat hruď, pokud bylo třeba vyloučit i funkci další endokrinní, tzv. protorakální žlázy, která je v prvním hrudním článku (protoraxu), kde produkuje svlékací hormony ekdysteroidy. „Živý“ zadeček tak mohl fungovat, dokud mu nedošly zásoby živin a hlavně voda, protože její ztráty prostřednictvím dýchání tracheální soustavou jsou často limitující. Tyto techniky přispěly zásadním způsobem k pochopení endokrinního řízení hmyzího vývoje včetně diapauzy a řady dalších funkcí ostatních hmyzích hormonů.

Zhruba od začátku devadesátých let minulého století se techniky transplantace hmyzích orgánů pomalu přestávají používat, protože je nahradily sofistikované metody molekulární biologie. Genové manipulace umožňují exprese některých genů umlčet nebo naopak posílit a lépe pak pochopit funkce daných genových produktů. Historická úloha transplantačních technik je ale v hmyzí fyziologii a hlavně endokrinologii nezastupitelná.

Dalibor Kodrík,¹⁾

Biologické centrum AV ČR v Českých Budějovicích