Rozlousknout tuto otázku totiž vůbec není jednoduché – bakterie žijí téměř všude kolem nás, snadno tedy mohou kontaminovat i nástroje či chemikálie používané ve výzkumu a výrazně tak zkreslit výsledky vědeckých studií. Nové studii českých vědců publikovaná v mezinárodním časopise FEMS Microbiology Ecology se ovšem na příkladu volně žijící sýkory koňadry (Parus major) podařilo dokázat, že nakladená ptačí vejce i vyvíjející se embrya jsou téměř sterilní, a že k osídlení střevní mikrobiotou u ptáků dochází až po vylíhnutí z vajíčka.
Toto odhalení může přinést posun v řadě oblastí lidského konání, ve vědě i v praktickém životě. „Například z toho vyplývá, že bezmikrobní modely lze u ptáků na rozdíl od savců (ve výzkumu používaných myší) vytvářet výrazně snadněji a z velkého množství druhů. Což může být důležité nejen při výzkumu infekčních chorob přenášených ptáky, ale také při výzkumu probiotického potenciálu různých bakterií,“ vysvětluje Michal Vinkler z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. S tím, že prakticky to pak může pomoci v ochraně lidského zdraví, veterinárním lékařství či zemědělství.
Právě pod vedením Michala Vinklera a Martina Těšického, který nyní působí na Ústavu biologie obratlovců AV ČR a Veterinární fakultě Ludwig-Maxmiliánovy univerzity v Mnichově, práce vznikala. Na výzkumu se podílel také mezioborový tým vědců z Českého hydrometeorologického ústavu a Univerzity v Granadě.
Terénní výzkum probíhal v pražských lesích |
Výsledky studie ukazují, že se bakterie u ptáků typicky přenáší z matky na potomky obdobně jako u savců, tedy až po vylíhnutí. „To je významný příspěvek nejen k základnímu pochopení evolučních vztahů mezi mikroby a jejich hostiteli, přináší to i již zmíněné praktické poznatky uplatnitelné v zoohygieně a veterinární lékařství,“ uvádějí vědci.
KVÍZ: S ptactvem za okny či nad hlavou. Vyznáte se v opeřencích? |
Jejich výzkum také naznačuje, co by mohlo být významnější příčinou při přenosu některých infekčních chorob: kontaminace prostředí, zejména z trusu, spíše než bakterie v těle matky. „Samozřejmě je potřeba naše výsledky zasadit do rámce dalších existujících prací a stále mít na paměti, že jsme zkoumali sýkory a ne třeba slepice. Ale málokdo si třeba uvědomuje, že volně žijící pěvci, jako třeba právě sýkory, jsou častým rezervoárem některých pro člověka patogenních bakterií včetně salmonely,“ vysvětluje Vinkler.
Jak je to se salmonelou a slepičími vajíčky?Uvedená studie sice ukázala, že jsou vejce ptáků ve většině případů bezmikrobní – respektive z výsledků vyplývá, že bakterie užitečné pro náš střevní trakt ve vejci prakticky nejsou. Vědci ovšem upřesňují a varují: neznamená to, že tam některé velmi specifické bakterie, například patogeny, nedokážou za určitých okolností i tak proniknout. Nejčastěji půjde o nákazu přes skořápku již sneseného vejce, například z trusu. „Ve skořápce jsou totiž póry, kterými se z vejce dostávají ven plyny a voda, a ty jsou přetaženy jen tenkou blankou, tzv. kutikulou. A právě přes ni mohou bakterie do vejce pronikat,“ vysvětluje Martin Tišický. Ptáci podle něj normálně udržují své hnízdo v čistotě. „Jen pro zajímavost – někteří pěvci si dokonce do hnízda nosí i bylinky či nedopalky cigaret, o kterých se uvažuje, že by mohly bránit růstu bakterií. A když sedí na vejcích a zahřívají jej, tak už jen tímto regulují složení bakterií na skořápce; mohou tak potlačovat růst nežádoucích patogenních bakterií, které by pak mohly dovnitř proniknout,“ doplňuje vědec k volně žijícím druhům. U slepičích vajec z chovů tak bude nákaza z trusu nebo kontaminované podestýlky přes skořápku nejčastějším zdrojem infekce, zejména pokud je vejce dlouho v kontaktu s trusem na špinavé podestýlce. „Přítomnost salmonely se ale v komerčních chovech pravidelně monitoruje a vejce z infikovaného chovu by neměla být vůbec uvedena do oběhu,“ uklidňuje odborník. Pravděpodobně úplně nejčastějším zdrojem nákazy je podle něj nákaza salmonelou při špatné manipulaci – tedy nikoliv z obsahu, ale z povrchu skořápky vejce, na němž často ulpívají zbytky trusu a bakterií. |
Vědci pobíhali po pražských parcích se žebříky
Výzkum probíhal na dlouhodobě sledované populaci volně žijící sýkory koňadry – rodičích i mláďatech, která hnízdí v budkách v Ďáblickém a Čimickém háji v Praze.
Podívejte se, jak se mládě sýkorky klube z vajíčka.
15. června 2015 |
„Terénní sběr dat v Praze je samozřejmě trochu atypický – běžná představa o zoologii je, že se vědci pohybují v nezkažené divočině, daleko od lidí. Ale tak tomu je vlastně stále méně a méně – mnoho otázek řešíme v prostředí, kde dochází k nějakému konfliktu mezi přírodou a lidmi, což se děje právě třeba ve městech. Navíc se některé druhy se dobře přizpůsobily – například právě sýkory, které hnízdí prakticky v každém lese, parku i zahradě, pokud tam najdou dutinu nebo budku – proto je lze studovat v přirozených podmínkách přímo za humny,“ vysvětluje Michal Vinkler, že právě to se při výzkumu hodilo. Vědci totiž mohli vzorky z přírody během půlhodiny převézt do profesionálně vybavené čisté laboratoře.
KVÍZ: Poznáte, kdo k vám přilétá na krmítko? |
Jinak výzkum v pražských parcích probíhal jako v jakémkoliv jiném terénu – například instalace a opravy budek tedy vyžadovaly vjezd vozidel a intenzivní pohyb výzkumníků se žebříky po parku. V tomto bodě patří jejich poděkování tolerantní pražské veřejnosti, od běžců po maminky s kočárky.
Sběr vzorků znamenal každodenní „pobíhání“ skupiny zhruba pěti studentů a výzkumníků po lese s teleskopickým žebříkem na rameni – prováděli kontroly budek a záznamy do karet, odchyty ptáků do sítí a kroužkování. Pak následoval zmíněný rychlý transport odebraných vzorků na pražskou Přírodovědeckou fakultu.
Z asepticky odebraných vzorků stanovili vědci složení mikrobiomu vajec krátce po jejich snesení. Výsledky pak srovnali se složením mikrobioty trávícího traktu embryí těsně před vylíhnutím. Koho zajímají podrobnosti – využili při tom postupy molekulárně genetického mikrobiálního metabarcodingu založeného na sekvenování genu pro bakteriální 16S rRNA, složení mikrobioty vajec pak porovnali s komunitami bakterií získaných ze vzorků trusu samic odchycených na stejných hnízdech.
Podrobněji k výzkumu a střevnímu mikrobiomu
Střevní mikrobiom se zásadně podílí na vývoji trávícího a imunitního systému a může přispívat anebo naopak zabraňovat vzniku celé řady fyziologických poruch a onemocnění. Uvažuje se, že by tento vliv mohl být klíčový především na počátku vývoje organismu, tedy v raném věku dětí a mláďat. Nebo dokonce ještě dřív?
Jsme to, co máme ve střevech: mikrobiom ovlivňuje zdraví i naši náladu |
První výsledky získané s nástupem nových molekulárně genetických technologií před 20 lety naznačily, že právě mikrobiální prostředí těla matky dává základ pro utváření mikrobioty, kterou si nový organismus nese už od okamžiku formování embrya.
Nejnovější studie provedené u lidí však nyní ukazují, že vyvíjející se embryo je u savců za fyziologických podmínek sterilní, jelikož bakterie přes placentu nepronikají. První bakterie trávící trakt savčích mláďat kolonizují pravděpodobně až během porodu a to především z vagíny a kůže. Jak je tomu ovšem u ptáků, kde placenta neexistuje, k porodu nedochází a zárodek je po dlouhou dobu vývoje odkázán jen sám na sebe a vejce, které jej chrání?
Jak pasterovat bílky a žloutky na domácí tiramisu?
„U ptáků se na rozdíl od savců embryo vyvíjí ve vejci, které obsahuje nutričně bohatý bílek a žloutek. Na jedné straně je sice chráněno skořápkou a dalšími vaječnými obaly, z nichž zejména bílek je nabitým koktejlem látek ničících bakterie (tzv. antimikrobiálními proteiny), ale na druhé straně je vejce v hnízdě mnohem více vystaveno na pospas mikrobům z okolního prostředí,“ popisuje Michal Vinkler.
Snůšku sýkory koňadry v hnízdě obvykle tvoří 8 až 12 skvrnitých vajec.
Během kroužkování se mláďata krátce přenášela v látkových pytlících.
Právě proto se mezioborový tým pod vedením vědců z Katedry zoologie Univerzity Karlovy v Praze snažil odpovědět na otázku – zda jsou vejce a posléze i vyvíjející se zárodky u ptáků sterilní, podobně jako u savců. A to výzkumem volně žijících ptáků, u kterých je riziko přenosu bakterií do vajec největší. Cílem bylo zjistit, kdy a jakými mechanismy bakterie ptačí vejce kolonizují.
Ukládání vzorku do tekutého dusíku přímo v terénu.
Zatímco vejce odebrané bezprostředně po snesení prakticky žádnou bakteriální DNA neobsahovala, ve střevě vyvíjejícího se embrya byly u části vajec nalezeny velmi málo početné bakterie několika rodů, které se však příliš nepodobaly složení mikrobiomu z trusu samic. To by mohlo naznačovat, že některé bakterie mohou kolonizovat vejce přes póry ve skořápce během inkubace na hnízdě (tzv. trans-shell kolonizace). I to se však patrně děje jen velmi vzácně.
„Naše výsledky tak ukazují, že ptačí vejce je krátce po snesení téměř sterilní a že k masivní kolonizaci trávícího traktu bakteriemi dochází u ptáků až po vylíhnutí,“ říká Martin Těšický, první autor studie.
„Ačkoliv se v několika předešlých experimentálních studiích u slepic zjistilo, že některé patogeny, jako např. salmonela či campylobacter se s nízkou frekvencí mohou přenést z infikovaných matek do vajec a posléze i mláďat, naše studie naznačuje, že jsou to spíše výjimky. A že se takovýto přenos netýká většiny symbiotických ani potenciálně patogenních bakterií,“ vysvětluje Tišický.
Navíc výzkum přispěl k eliminaci možných chyb při zpracování vzorků. „Hlavní předností našeho přístupu spočívá tom, že jsme použili dva různé sekvenační protokoly a vyvinuli jsme nový přístup, jak eliminovat chyby v detekci bakterií, takže naše výsledky jsou poměrně dobře podložené,“ doplnil Jakub Kreisinger, rovněž z Univerzity Karlovy.
Ptačí budíček: nejdříve začíná zpívat rehek, nejpozději vstává špaček |
