Je ráno, babka na stôl vyloží čerstvo napečenú bublaninu a keď prídeme do kuchyne, vypukne ohňostroj zmyslov. Najprv nastupuje zrak, ktorý v nás spustí Pavlovov reflex, potom hmat, keď sa dotýkame toho vláčneho cesta a berieme si do každej ruky aspoň jeden kúsok, čuch a chuť sú veľké finále celého divadla. Ale čo keby sme mali oči zaviazané – vedeli by sme aj naslepo povedať, či jeme bublaninu alebo bábovku? A čo keby sme so zaviazanými očami museli vložiť ruku do zatvorenej škatule s neznámym obsahom (tzv. blind box challange) – dokázali by sme rozoznať, čo držíme?
My ľudia nie vždy dôverujeme svojim zmyslom – a v zásade robíme aj dobre. V porovnaní so zástupcami z ríše zvierat je náš ohňostroj zmyslov iba prskavka, zatiaľ čo napríklad pri motýľoch, moliach, komároch a kliešťoch ide o dronovú šou. Prečo to tak je? Vysvetlíme si to na veľmi jednoduchej simulácii. Keď doma cítime, že sa niečo pripaľuje, a po vkročení do kuchyne vidíme, že v rúre, kde sa pečie bublanina, horí plameň, zakričíme horí, aby sme upozornili ostatných na nebezpečenstvo. V tomto jednoduchom akte je zapojených hneď niekoľko zmyslov, pričom každý hrá svoju rolu – a zároveň nie je iba jeden, ktorý by rozhodol o našom prežití. Pri hmyze a kliešťoch je to však úplne inak – pre tieto drobné tvory je schopnosť zachytiť pachy a feromóny absolútne životne dôležitá. Určuje im, kde nájsť potravu, partnera či bezpečné miesto, a často rozhoduje o ich prežití.
Pachy ako kompas
Hmyz aj kliešte majú podobne ako ľudia orgán čuchu – niečo ako extra výkonný čuchoskop (pre fanúšikov seriálu Futurama). Vďaka nemu sú napríklad samce motýľov druhu mníška veľkohlavá (Lymantria dispar) schopné zacítiť feromón samičky – bombykol – až na vzdialenosť dva kilometre. Komáre nás vyhľadávajú podľa CO2, kyseliny mliečnej a ďalších telesných pachov, zatiaľ čo kliešte len cítia prítomnosť hostiteľa a vedia odhadnúť presný moment, kedy sa prichytiť a kde presne začať cicať.
Hmyz používa na zber týchto signálov pohyblivé antény umiestnené na hlave so stovkami špecializovaných receptorov, kliešte zasa Hallerov orgán na prvom páre končatín. Ten poskytuje kliešťom aj informácie o počasí (teplota, vlhkosť). Zatiaľ čo človek má v nose približne 400 typov čuchových receptorov, pri niektorých druhoch hmyzu prevažuje skôr kvalita nad kvantitou. Spomenutý druh motýľa alebo aj priadka morušová majú asi 60 až 70 typov receptorov, no ich citlivosť je 10- až 100-tisíckrát vyššia. Pre nás by to bolo asi ako zacítiť parfém niekoho na druhom konci mesta.
Pachová mapa okolia
Pre ľudí nie je funkcia čuchu otázkou života a smrti. No hmyz a kliešte sa naň musia spoľahnúť na 100 % pri rozoznávaní feromónov a iných podnetov na to, aby prežili a – ideálne – si zachovali budúcu generáciu. Našťastie ako vedci vieme tieto procesy študovať. Keď včela, motýľ, komár alebo kliešť zachytia pachovú stopu vo vzduchu pomocou špecializovaných receptorov na anténach, resp. Hallerovom orgáne, tá sa prenáša ako impulz cez olfaktorické neuróny do špecializovaných lalokov centrálnej nervovej sústavy.
Vzhľadom na to, že vysoké percento (takmer 100 %) týchto receptorov patrí medzi receptory spojené s G-proteínmi, po naviazaní ligandu (napr. feromón) dochádza k uvoľneniu iónov vápnika (Ca2+) vo funkčných jednotkách olfaktorických lalokov, v tzv. glomeruloch. Tam sa signály kombinujú a prenášajú na projekčné neuróny, kde sa signál dostáva ďalej do riadiacich centier, čím tvor dostáva presnú pachovú mapu svojho okolia – životne dôležitú pre orientáciu, hľadanie potravy a partnera.
Feromóny pod mikroskopom
Dynamiku iónov vápnika vieme sledovať pod špeciálnym mikroskopom na úrovni jednotlivých glomerulov pomocou metódy calcium imaging. Každý nárast alebo pokles iónov, ktorý vyvoláme aplikovaním pachového podnetu priamo počas experimentu, nám vytvára akýsi vzorec toho, ako hmyz a kliešte reagujú na tieto pachové stimuly zo svojho okolia. Na základe týchto dát dokážeme vyvíjať cielené stratégie proti parazitom, ako sú komáre a kliešte, ale aj proti škodcom našej úrody, akým je mníška veľkohlavá. Rovnako tieto poznatky umožňujú lepšie chrániť opeľovače – včely, muchy a iný hmyz – a podporiť ich prežitie. Nakoniec nám takéto experimenty ukazujú, že sledovanie olfaktorických signálov spája základný výskum s praktickými riešeniami pre zdravie ľudí, ochranu úrody aj biodiverzitu.
Autor textu a foto: Mgr. Matej Medla, PhD.
Ústav zoológie, SAV, v. v. i., v Bratislave
Článok vznikol v spolupráci s platformou Mladí vedci SAV.
Viac takýchto článkov a exkluzívneho obsahu môžete získať vďaka predplatnému.
Máte predplatné?
Prihlásiť sa