TLDR: Paraziti podléhají silnému tlaku ze strany hostitelů. To vede k jejich rychlým evolučním změnám. Vědci z českých univerzit zkoumali bičíkatého parazita Vickermania, který byl izolován v roce 1971 a od té doby žije v laboratorním médiu. Za tu dobu si nejspíše vyvinul úplně jiný energetický metabolismus než jeho divoký příbuzný. Dlouhý pobyt v laboratoři tedy může zásadně měnit kultivovaný organismus. Studie tuna, článek s vyjádřením autorů studie třeba tu.

Vylézt z vody, narůst chlupy, vylézt na stromy, slézt zase dolů, naostřit klacek, vyplešatět, rozdělat oheň, naprogramovat aplikaci pro rozvoz jídla. Neustále se přizpůsobovat je základ evoluce. Kdo z nás si zvykne (respektive má štěstí na výhodnou mutaci) na okolní prostředí, ten předá geny dál. Kdo ne, vyhyne.

Někdy změny trvají statisíce let, u jednodušších tvorů to jde logicky rychleji. Nová studie vědeckých týmů (nejen) z Ostravské univerzity a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích popisuje masivní změnu získávání energie u jednobuněčného, ale poměrně složitého protisty Vickermania.

Bičíkatí paraziti

Důvodem proč si bodavý hmyz držet od těla není pouze nechuť se celé dny drbat. Spousta parazitů přišla na to, že využít otravný hmyz je dokonalá příležitost, jak se šířit. Z hmyzu do našich těl, pomnožit se a počkat si na uber v podobě dalšího žíznivého hmyzáka.

Jedním z řádů, který toto provozuje a zabíjí skoro 150 000 lidí ročně, jsou bičíkatí trypanosomatidae. Způsobují dost hnusná onemocnění jako spavá nemoc, Chagasova choroba nebo Leishmanióza. Pacienti se v případě přežití často potýkají s  dlouhodobými následky. Ty se v některých aspektech podobají long COVIDu, o kterém jsme psali zde. Životní cyklus těchto protistů probíhá mezi savci a hmyzem.

Vickermania, na rozdíl od svých příbuzných, neleze z hmyzu do nás, ale zůstává celoživotně v mouše bzučivce. Taky nemá jeden bičík, jako její příbuzní, ale dva.

Podle starší studie, na které pracovali také vědci z Ostravské univerzity a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích by druhý bičík mohl souviset s životním stylem. Na rozdíl třeba od Trypanosomy, původce spavé nemoci, se totiž nedokáže přichytit ke stěně hmyzího traktu.

Protože se bičík účastní buněčného dělení, je buňka parazita v téhle fázi nepohyblivá. To je problém, pokud se někde nedrží pevně jako já hrnku kávy po příchodu do práce. Zažívání mouchy by je vyloučilo posteriorní dírou. Tohle je podle A. Kostygova důvod, proč má Vickermania bičíky dva.

Jsme to, co spápli naši předci

A právě do nitra dvoubičíkaté Vickermania se Evgeny S. Gerasimov, jako první autor studie, podíval. Konkrétně do mitochondrií. Tyhle organely zajišťují tvorbu většiny energie eukaryotickým buňkám. Eukaryotické se od prokaryotických liší právě tím, že obsahují organely, jako je jádro nebo mitochondrie.

Eukaryoti (což jsme i my) vznikli poměrně násilně. Jeden prokaryot sežral jiného prokaryota. Kus toho sežraného nebyl stráven, ale stal se součástí buňky, a dokonce se v ní také množí. Proto mají mitochondrie vlastní membránu i trochu zbylé DNA!

Vodní turbína našichnbuněk

Jak vlastně mitochondrie vyrábí energii? Nejčastější podobou energie v našich buňkách je molekula adenosintrifosfát (ATP). Trifosfát, protože jsou součástí molekuly tři fosfáty. Ulomením toho posledního se uvolní energie a vzniká dvoufosfátový adenosindifosfát (ADP).

Pojďme ale od jazykolamů k něčemu zajímavějšímu. Jak to ATP vzniká. Mitochondriální membrány rozdělují prostor, kde je vysoká koncentrace protonů od toho, kde je nižší. A protože má příroda ráda pořádek, protony se snaží protlačit do prostředí, kde jich je méně.

Toho využívá proteinový komplex (proteinový slepenec) ATP syntáza, která syntetizuje… ATP. Jo, ty biologické názvy většinou dávají smysl. ATP syntáza, která je zapíchnutá v mitochondriální membráně, funguje na stejném principu jako vodní turbína. Jen skrz ni místo vody proudí vodíky (protony). Dál je to stejné. Její rotor se točí kolem statoru. Ten pohyb (a změna tvaru komplexu) pak lepí fosfát na ADP a vyrábí tak ATP. A buňky mají energii! 

Ani vodní turbína Benoît Fourneyrona, ani vodní mlýny ve starodávném Řecku. První rotor a stator vynalezla ATP syntáza miliardy let starých buněk.

Zdroj: Harvard Online

Vyrobit či spálit

Týmy Vyacheslava Yurchenka z Ostravy a Juliua Lukeše z Českých Budějovic se podívali hlouběji na ATP syntázu Vickermanie. Zjistili, že místo aby tento vodíkový mlýn vyráběl buněčné palivo,tak ho v některých případech spotřebovává! Tím udržuje rozdílnou koncentraci protonů v různých částech buňky.

To se ale týká jen Vickermanie ingenoplastis, která je v labech studována, kultivována a množena už od roku 1971. Nedávno izolovaná Vickermania spadyakhi používá ATP syntázu „normálně“.

Jen se trochu poupravím

Kinetoplastida, široká skupina, kam Trypanosoma i  Vickermania patří, mají ještě jednu fičůru. Ve speciální organele, kinetoplastu, obsahují minikroužky DNA, které si umí pohrát s překladem z DNA do proteinu. Parazit si tak snadno může změnit podobu proteinu, jako když si po práci v kancelářy ustřihnete rukávy košile, naděláte díry do oblekových gatí a vyrazíte na metalový koncert.

Tahle změna proteinů pak může zmást imunitu hostitele, a parazit v naší krvi nebudí takovou pozornost jako člověk v obleku na metalovém koncertě.

Rozmazlený parazit

No a dekády kultivovaná Vickermania má těch regulačních minikroužků daleko méně než Vickermania nově chycená. To pravděpodobně vedlo i ke změně energetického metabolismu. Vědátoři tak byli svědky poměrně rychlé změny v něčem tak zásadním, jako je nakládání s energií!

Při kultivaci jakéhokoli mikrotvora se snažíme dopřát mu co nejpříjemnější podmínky, aby se mohl v klidu množit. Zdá se, že to může vést k takovémuto „zlenivění.“ Lépe řečeno k adaptaci na prostředí, kde je živin dostatek. Nebo Vickermania využivá rozdíl koncentrací protonů k nějakému procesu, který je v petriho misce s dostatkem šmaků důležitější.

Problém je, že v těch sedmdesátkách se na Vickermanie nekoukali tak podrobně. Takže s naprostou jistotou nejde říct, jestli se změnily, nebo takovéhle byly od začátku. V plánu jsou další experimenty, které by nás mohly přiblížit k odpovědi…

Studie tímto upozorňuje, že breberky, které byly vytrženy z přírody a plácnuty do labů, se můžou dost lišit od svých divokých příbuzných. Pokud tedy uslyšíme o výborném léku proti parazitům, který skvěle funguje na buňkách v laboratoři, je nutné jásat opatrněji. K reálnému použití je pak ještě cesta dlouhá a trnitá. O to víc, když má být lék použit v tak komplexním prostředí, jako je naše tělo a ne jen v plastové misce.

Dementi: Autor (který teď o sobě z nějakého důvodu píše ve třetí osobě) uvádí, že studie zčásti vznikla na univerzitě, na které sám pracuje/studuje. Nelze proto vyloučit, že ho tato skutečnost při výběru nebo při psaní článku mohla ovlivnit.

[Filip Šlapal]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]