Česká entomologická společnost letos vyhlásila hmyzem roku světlušky, proč zrovna je?
Myslím, že kolegové, kteří se dlouhodobě věnují mapování světlušek v rámci projektu Česko hledá světlušky, který navázal na úspěšnou iniciativu Praha hledá světlušky, chtěli upozornit na fakt, že je to druh hmyzu ohrožený nočním světelným znečištěním a tím i ztrátou habitatu, tedy přirozeného stanoviště. Je škoda, že kvůli potřebě za každou cenu osvětlit všechna místa ve městech i jejich okolí jsou ovlivněny přirozené habitaty světlušek, jako jsou například křoviny v lesoparcích, kde se ještě stále vyskytují.
Jsou světlušky bez funkčního použití bioluminiscence, tedy pro ně tak specifického světélkování, bezradné?
Světlušky používají bioluminiscenci ke komunikaci mezi sexuálními partnery. Veřejné osvětlení jim tak klade překážky, aby se mohly najít. Komunikační strategie se však liší podle druhu světlušek – zatímco některé spoléhají téměř výhradně na světelné signály se specifickými vzory blikání, jiné kombinují světlo s chemickými signály ve formě feromonů, pro přesnější rozpoznání partnera. Ne vždy jsou navíc pro světélkování ideální podmínky, například když je chladný večer, tak svítí méně intenzivně. Ideální je pro ně bezvětří a teplo, pak svítí.
Bezkřídlá samice naší nejběžnější světlušky.
Svítí tedy světlušky výhradně kvůli páření?
To je právě zajímavé. Většinou totiž svítí vajíčka, larvy či kukly. U dospělých jedinců se bioluminiscence vyskytuje až sekundárně, avšak ne všichni dospělci svítí. Jedinci, které u nás v letních nocích pozorujeme svítit, jsou samci jednoho ze tří druhů tuzemských světlušek – světlušky menší. Dále u nás máme ještě světlušku větší, jejíž samec létá, ale nesvítí. Respektive svítí pouze, když jej zmáčknete nebo vyrušíte, ale ne za letu jako signál pro samičku. Třetím naším druhem je světluška krátkokřídlá, která je denní, a svítit ji tudíž nevidíme. Ta se spoléhá především na feromonovou komunikaci. Všechny tyto tři druhy mají neokřídlené samice. Ty žijí většinou skrytě – v hrabance, pod kameny nebo mezi vegetací u povrchu půdy. U našich dvou běžných nočních druhů okřídlení samci aktivně vyhledávají samice kombinací feromonů a světla, samice naopak zaujímají vábící pozici – vylezou ze svého úkrytu a vystrčí svítící zadeček jako signál pro samce. Samice navíc svítí specifickým vábícím signálem jenom do té doby, než se spáří. Když později v létě najdete svítit samice, tak to bude většinou pod lampami veřejného osvětlení. Což si vysvětlujeme tak, že je samci nemohli kvůli oslnění světlem z lampy najít.
To je u světlušek běžné, že samičky nelétají?
Vůbec ne, světlušek je na světě více než 2400 druhů a většina má létavá obě pohlaví. Jen zrovna u nás žijí druhy s neokřídlenou, tzv. neotenickou samičkou. Neotenie je stav, kdy si dospělec zachovává znaky přechozích vývojových stádií. A právě existence neotenie u světlušek a jejich příbuzných je jedna z otázek, kterou zkoumáme u nás v laboratoři.
Jakou evoluční výhodu mají neokřídlené samičky, že se u těchto druhů vyskytují?
Díky tomu, že nelétají, mohou mít tyto samice větší tělo a zdá se, že mají i větší vajíčka a larvy, což je evolučně výhodné. Například samičky světlušky větší jsou pro samce tím přitažlivější, čím mají větší lucerničku, jak se nazývá jejich svítící orgán. Tím symbolizují, že mají hodně velkých vajíček. Největší neokřídlené samice světlušek z rodu Lamprigera dosahují dokonce okolo 7 cm a jejich vajíčka se velikostně blíží bonbonům Tic Tac.
Chápu, že světélkování je důležité pro hledání partnera, ale proč svítí larvy a kukly?
To je věc, kterou přesně nevíme. Protože ony se tím logicky vystavují riziku, že je sežere predátor. Zdá se, že jej svícením chtějí vyděsit. Něco jako výstražné nápadné zbarvení u jiných organismů. Některé světlušky mají ve své hemolymfě – tělní tekutině podobné naší krvi – obranné látky, tzv. lucibufaginy, které jsou pro predátory toxické. Tyto hořké alkaloidy, strukturně podobné toxinům ropuch, způsobí, že predátor světlušku okamžitě vyplivne. Světélkování tedy funguje jako varovný signál: „Jsem jedovatá, nesněz mě!“ Ale například larvy některých skupin kovaříků, kteří jsou příbuzní světluškám a u nichž se nezávisle také vyvinula bioluminiscence, žijí v termitištích a používají lucernu na hlavě jako návnadu – přilákají okřídlené termity a ty potom sežerou.
Samec a bezkřídlá samice světlušky větší.
Když jste zmínil kovaříky, kolik druhů hmyzu, vedle světlušek, vlastně svítí?
Přesný počet vám neřeknu, nejedná se o rozšířený fenomén, ale ukazuje se, že je běžnější, než jsme si mysleli. Bioluminiscenci využívají například některé larvy much. Ale nesvítí jen hmyz. Známá je u chvostoskoků, ryb, hub, existují dokonce svítící žížaly, které žijí i u nás, suchozemští šneci, symbiotické bakterie a další překvapivé druhy. U všech těchto nepříbuzných organismů vznikla bioluminiscence v evoluci nezávisle, přičemž například u brouků se vyvinula nezávisle ze stejné genové rodiny tzv. Acyl-CoA synthetáz. Liší se i barva světla. Některé druhy mají třeba světlo s takovou vlnovou délkou, že jsou lépe vidět při setmění, jiné v noci. Lucerničky mohou být na různých částech těla, a dokonce jich může mít jeden jedinec víc a využívat je k různým příležitostem. Třeba právě někteří dospělci kovaříků mají dvě lucerničky na štítu na hlavě, jež vydávají zelené světlo jako varovný signál predátorovi, a jednu na břiše, která vydává oranžové světlo a je viditelná ze země pro samičky.
Dominik Kusýpůsobí ve výzkumné skupině Biodiverzita a molekulární evoluce. Zabývá se studiem neotenie a bioluminiscence, zaměřuje se na analýzu jedů světlušek, ale i jiných druhů brouků. Za sebou má řadu úspěchů včetně obdivuhodných zhruba 30 publikací v prestižních časopisech i několik ocenění. Věnuje se také popularizaci vědy. Žije v Olomouci, kde s manželkou právě očekávají narození prvního potomka. |
Čím se vlastně živí světlušky?
Larvy jsou dravé a jejich klasická potrava jsou šneci, u nás třeba páskovka keřová. Jiné druhy ale žerou i žížaly nebo malý hmyz. K usmrcení a trávení kořisti používají larvy jed, který vstřikují do oběti pomocí dutých kusadel. Podle předběžného výzkumu má složení tohoto jedu podobné charakteristiky jako u jiných organismů praktikujících mimotělní trávení kořisti – například u pavouků.
Zajímavé je, že některé paralyzující toxiny vykazují nápadnou podobnost s toxiny obsaženými v hadím jedu. Dospělci se většinou neživí vůbec, žijí jen krátce. Larvy se u nás ve volné přírodě většinou vyvíjejí dva až tři roky, doba vývoje je u nich vázaná pravděpodobně na dostupnost potravy. V laboratoři to trvá tak čtyři pět měsíců díky konstantní teplotě a přísunu potravy. My je tak můžeme používat k experimentům, které trvají relativně rozumnou dobu.
Jak složité je chovat světlušky v laboratoři?
Ne všechny druhy jdou v laboratoři chovat, někdy je obtížné zjistit, co jim vyhovuje. My chováme naše světlušky větší a potom jeden druh ze stejného rodu ze Sardinie. Celkově stovky jedinců. Vedle chovu světlušek máme paralelně takovou malou šnečí farmu. Jako potravu pro naše světlušky chováme oblovky.
Jaké experimenty na nich v laboratoři provádíte?
Dokončili jsme sekvenování kompletního genomu sardinského druhu Lampyris sardiniae, který nám slouží jako základ pro funkční studie. Současně provádíme rozsáhlou analýzu RNA zahrnující obě pohlaví, různé části těla a různá vývojová stádia pro objasnění evoluce neotenie. Já osobně se také zajímám o evoluci jedu u jejich dravých larev, který využívají k usmrcení nebo paralyzování kořisti a následně k jejímu trávení.
Vy ale nestudujete světlušky jen v laboratoři, poměrně často se svými kolegy vyrážíte do terénu, kde všude jste byl světlušky studovat?
Obecně nestudujeme pouze světlušky, ale širší skupinu brouků z infrařádu Elateriformia, kam světlušky patří. Já osobně jsem byl například na Papui Nové Guineji a v Ekvádoru. V Jižní Americe je asi největší diverzita světlušek. Ale najdeme je, snad s výjimkou arktických oblastí, všude na světě. Například u světlušek za polárním kruhem se zkoumá, jak se vyrovnávají s polárním dnem a jaký vliv má téměř konstantní světlo na jejich bioluminiscenci.
Zástupce kovaříkovitých - dospělý jedinec. Tento druh má duplikovaný gen pro luciferázu, což umožňuje produkci světla různých barev v různých částech těla.
Jaké jsou nejbizarnější vlastnosti světlušek, se kterými jste se ve světě setkal?
Jsou některé světlušky, jejichž larvy žijí ve vodě a dokážou lovit vodní šneky. Na stolových horách na hranicích mezi Venezuelou a Guyanou vědci pozorovali larvy, které dokážou zabít i malé žáby. V Asii, Jižní a Severní Americe, kde žije spousta druhů světlušek na jednom místě, se mezi sebou jednotlivé druhy poznají podle světelných signálů. Každý druh „bliká“ jinak.
Je to velmi podobné morseovce. Existují i druhy, kde se partneři dokážou sladit a blikat ve stejném rytmu. Tento způsob vzájemného sladění je také předmětem zkoumání. Známe i světlušky, které kradou toxické obranné látky, zmíněné lucibufaginy. Samičky rodu Photuris dokážou napodobit světelný signál a nalákat samce jiných druhů, kteří mají ve své hemolymfě tyto toxické látky. Samce sežerou a do své vlastní hemolymfy získají toxiny, které předají do vajíček a tím ochrání své potomky.
