Bez čeho se nedá žít? Odpověď, že bez vody a kyslíku, je sice z našeho lidského hlediska nepochybně správná, pro život jako celek ovšem neplatí. V posledních desetiletích vědci s překvapením zjišťovali, kde všude život dokáže vydržet: kilometry pod ledem i zemským povrchem, na dně moří, v extrémním chladu i horku. Ale nejde jen o fyziku a geografii.
Hledání „mantinelů života“ probíhá i v laboratořích, kde se vědci pokoušejí probrat dnes pro ně stále ještě dost nepřehlednou džunglí buněčných pochodů nezbytných pro život. Cílem je pochopit a popsat život jako chemický a fyzikální děj a někdy v budoucnosti přesně určit, co je jeho podstatou (z vědeckého pohledu). Tedy co přesně potřebuje, aby fungoval, a co je jen zbytná „nadstavba“.
Samozřejmě, tuto velkou otázku jen tak někdo nevyřeší a samotné bádání probíhá v mnohem skromnějších krocích, přesto leckdy velmi zajímavých. Jeden takový učinil nedávno i tým vědců s výraznou českou účastí. Jako první na světě zřejmě přesvědčivě prokázal existenci podivného organismu, jehož buňky dokážou přežívat bez „orgánů“ na pohled zcela nezbytných.
Savčí mitochondrie jsou v buňkách velmi prominentní, a jejich poškození tak vede k vážným potížím.
Tým kolem Vladimíra Hampla (Přírodovědecká fakulta UK a centrum BIOCEV) a Čestmíra Vlčka (Ústav molekulární genetiky) vlastně udělal „neobjev“. Zabývali se miniaturním tvorem ze skupiny oxymonád rodu Monocercomonoides, laicky si řekněme prostě mikroskopickou jednobuněčnou „breberkou“. Pro člověka nemá žádný význam, ale je zvláštní tím, že v sobě nemá ani jednu důležitou „součástku“, kterou jinak v sobě nesou všichni tvorové složitější než bakterie. Jde o mitochondrie. To jsou dnes pro naše těla (a těla další eukaryotů) životně důležité buněčné organely, ve kterých probíhají klíčové energetické reakce. Dědičné či jiné poruchy mitochondrií proto často vedou k velmi závažným komplikacím.
Mitochondrie nám nejsou evolučně vlastní, podle mnoha přesvědčivých důkazů jde o pozůstatky bakterií, které naši dávní, ještě jednobuněční předkové pohltili a nakonec přesvědčili ke spolupráci. Mitochondrie přežívají v naších buňkách do jisté míry autonomně (mají třeba vlastní DNA), a byť už jinde přežít nemohou, stále je na nich poznat, že jde o dávné „imigranty“.
Do značné míry právě kvůli původu mitochondrií některé vědce napadla otázka, zda vůbec nějaká dnešní eukaryota (organismy s jádrem v buňce) dokážou bez „buněčných elektráren“ přežít. Není to pro biologii nějak zásadní otázka, ale rozhodně je zajímavá a výsledek by mohl malinko poodhalit i odpověď na otázku, co život vlastně dokáže a vydrží.
I proto vědci věnují poměrně dost pozornosti drobným tvorům, u kterých mitochondrie na první pohled zcela chybí. Jde hlavně o jednobuněčné tvory, jejichž přesná klasifikace pro naše účely není důležitá. Důležité však je, že zatím se nakonec vždy mitochondrie podařilo objevit, byť třeba hodně pozměněné a „zakrnělé“. Stává se to především u tvorů žijících v prostředí bez kyslíku, kteří se obejdou bez mitochondriálních „triků“ na výrobu energie. Ale zatím se vždy ukázalo, že potřebují nějakou funkci mitochondrií, na které buňky během dlouhého soužití postupně přenesly (chce se říct „outsourcovaly“) i další životně nezbytné funkce.
Prvok Monocercomonoides, na kterého se podívali podrobněji vědci v českých laboratořích také patřil do skupiny adeptů na tvory bez mitochondrií. Ty u něj nejsou vidět pod mikroskopem a není možné zachytit chemické stopy jejich činnosti. Nová publikace v časopise Current Biology nyní ukazuje, že na jejich provoz není zařízený ani geneticky. V DNA tvora chybí stopy po jejich přítomnosti.
Tvor přitom pochází z předků, kteří mitochondrie zřejmě měli. Postupně jim ale zřejmě zakrněly. Tito prvoci žijí ve střevech hlodavců (kterým podle všeho neubližují), kde mají dostatek potravy, ale málo kyslíku, který mitochondrie vyžadují k výrobě energie. Zachovala se v nich ovšem určitě výroba klíčových „dílů“ (tzv. železo-sirných klastrů) pro výrobu bílkovin, bez kterých buňka přežít nemůže. Jen dokud ovšem ke slovu nepřišla velká evoluční náhoda: do buňky pronikla DNA z bakterie s alternativním návodem na výrobu těchto „dílů“ pro bílkoviny.
„Je to takzvaný horizontální přenos genů, což je věc u bakterií běžná, u podobných prvoků už méně, ale ne nezvyklá,“ říká Vladimír Hampl (podle zatím nepublikovaných výsledků se zhruba jedno procento bílkovin, které si oxymonády vyrábí, vzniká podle genů převzatých od jiných organismů). V podstatě prošli tedy tito prvoci extrémní „genetickou modifikací“, v jejímž důsledku se staly mitochondrie zbytečnými a jako takové byly postupně „zrušeny“.
Proč to dopadlo právě takto a poroučely se zrovna mitochondrie a ne nově získané geny, vědci neví jistě. „Kdybych si měl tipnout, šlo zřejmě o náhodu,“ říká Vladimír Hampl. V buňce byly dva způsoby výroby jednoho dílu, jeden z nich se postupně rozbil a buňka už ho nepotřebovala opravit, odhaduje český vědec. Který to by byl, bylo zřejmě jedno, ani jeden způsob neposkytuje velkou evoluční výhodu.
Hampl a spol. se výzkumu nepatrného a pro laiky tak nezajímavého tvora patrně budou ještě nějakou dobu věnovat. Už jen proto, aby zjistili, zda k výpadku mitochondrií došlo jen u tohoto konkrétního druhu, nebo i jeho příbuzných. Myslí si, že ano, ale bude to vyžadovat další ověření. Stejně tak jim zbývá nachytat náhradní geny přímo in flagranti – zatím jen ví, že v buňce jsou, ale neviděli je přímo v činnosti. I přes řadu nezodpovězených otázek to vypadá, že život znovu biology přesvědčil o své rozmanitosti a vynalézavosti.
Informace: Do článku jsme doplnili, kde tento konkrétní zástupce oxymonád žije.
