Miniatúrni superhrdinovia

Biely príliv, foto NASA/GSFC/Jacques Descloitres

Predstavte si živý organizmus, nie väčší ako je priemer ľudského vlasu, ktorý aj napriek svojej mikroskopickej veľkosti dokáže ovplyvniť také komplexné celky, akými sú ľudské zdravie, prírodné javy, výskum či architektúra.

Ide o miniatúrne organizmy tvorené jednou jedinou bunkou, ktorá je nielen dostačujúca na plnohodnotnú existenciu v rôznych typoch prostredia, ale ponúka celý rad výhod a uplatnení v rôznych oblastiach pôsobenia.

Bez nich by to nešlo

Najznámejší zástupca skupiny morských kokolitov Emiliania huxleyi, foto mikrotax.org/Jeremy Young

Voľne žijúce jednobunkové organizmy majú v prírode nezastupiteľný, širokospektrálny význam. Tvoria základný článok aj tých najzložitejších potravových reťazcov. Sú základom potravy pre rybí plôdik a iné vodné organizmy. Následne na ne nadväzujú zložitejšie články potravných systémov. Napríklad morský planktón, ktorého neodmysliteľnou súčasťou sú aj fotosyntetizujúce bičíkovce (riasy), je najväčším producentom kyslíka na Zemi. Odhaduje sa, že asi tretina celkovej produkcie kyslíka pochádza spod hladiny morí a oceánov. Okrem kyslíka sa jednobunkové organizmy podieľajú aj na tvorbe hornín. Odumreté schránky skupín Foraminifera (mrežovce), Radiolaria (slncovky) a Coccolithales (kokolity) tvoria na dne morí a oceánov vrstvy hornín, a to často v podobe masívnych nánosov. Nezvyčajne geometricky pravidelné schránky zostávajú dlhý čas zachované v sedimentoch a geológom slúžia na určovanie veku usadenín. Niektoré druhy kokolitov (napríklad Emiliania huxleyi) vytvárajú obrovské kolónie v oceánoch, tzv. vodné kvety, viditeľné dokonca z vesmíru. Sú známe ako biely príliv. Podobne aj viaceré druhy skupiny Dinoflagellata, teda panciernatiek (Ceratium či Alexandrium) vytvárajú špecifické zafarbenie vody, tzv. červený príliv. Asi 30 druhov panciernatiek je nositeľom toxických látok a toto nadmerné premnoženie spôsobuje v extrémnych prípadoch otravu a hynutie rýb, aj alergie u ľudí.

Zástupcovia prisadnutých nálevníkov zo skupiny Peritrichia, foto Wim van Egmond

Čistota, ale aj infekcie

Mimoriadne dôležitá je funkcia jednobunkovcov v procese samočistenia vodných tokov, aj v rozkladných procesoch v pôde. Túto úlohu plnia hlavne druhy vyskytujúce sa v početných kolóniách. Hlavnými predstaviteľmi sú napríklad golierikaté bičíkovce skupiny Choanoflagellata alebo prisadnuté nálevníky skupiny Peritrichia. Schopnosťou filtrovať baktérie sú nenahraditeľnou súčasťou prírody a mnohé sa využívajú aj ako indikátory znečistenia vôd a iných negatívnych vplyvov antropogénnej činnosti. Okrem voľne žijúcich jednobunkovcov je dôležité spomenúť aj parazitické skupiny, ktoré sú svojím spôsobom života viazané na konkrétnych hostiteľov. Zaujímavá je tvorba tzv. rezistentných cýst – štádií prežitia, ktorými sa adaptovali na parazitický spôsob života. V prípade parazitov majú cysty svoje špecifické označenie – spóry. Vyznačujú sa hrubými a veľmi odolnými stenami, ktoré prežijú aj extrémne podmienky prostredia. V takto chránenom obale dochádza k rozmnožovaniu parazita. Nielen rezistencia a tolerancia, ale aj ich infekčnosť je vysoká a sú zdrojom nákazy. Parazitické jednobunkovce spôsobujú veľmi často závažné ochorenia nielen človeka, ale aj voľne žijúcich a hospodárskych zvierat. Sú pôvodcom viacerých vážnych ochorení, ako sú malária (spôsobuje rod Plasmodium), spavá nemoc (rod Trypanosoma), kokcidióza (rod Eimeria), trichomonóza (rod Trichomonas), balantidióza (rod Balantidium) a mnohé ďalšie. Napríklad parazitický rod Toxoplasma spôsobuje svetovo najrozšírenejšie parazitárne ochorenie – toxoplazmózu. Vzhľadom na celosvetové rozšírenie ide o tzv. ochorenie bez hraníc. Rezervoárom je mačka domáca (Felis catus) a aj v tomto prípade sa zdroj ochorenia nachádza v cystách.

Ohrozené včelstvá

Zástupcovia nálevníkov rodu Euplotes, foto S. Benčaťová

V súčasnosti veľmi aktuálnou a čoraz intenzívnejšie riešenou problematikou sú aj ochorenia včelstiev spôsobené mikroskopickými nepriateľmi. Pôvodcom najvýznamnejšieho ochorenia je jednobunkový organizmus hmyzomorka včelia (Nosema apis) zo skupiny Microsporidia. Charakteristickým znakom parazita je špecifická stavba spóry so zárodkom a dutým vláknom, ktorým zárodok preniká do bunky hostiteľa. Ide o parazitárne ochorenie dospelých včiel, tzv. nosematózu, ktorá spôsobuje poruchy tráviacej sústavy a následne hynutie včelstiev. Hospodárske škody spôsobuje aj meňavka Malpighamoeba mellificae, ktorá sa vyskytuje v Malpighiho trubiciach včely medonosnej (Apis mellifera). Okrem živočíchov a človeka ohrozuje aj mnohé poľnohospodárske plodiny. Bičíkovce zo skupiny Phytomyxea ohrozujú niekoľko stoviek kapustovitých a ľuľkovitých druhov rastlín. Aj v tomto prípade sú infekčným štádiom cysty, ktoré v pôde zostávajú aktívne aj niekoľko rokov. K najvýznamnejším a najznámejším druhom patrí nádorovka kapustová (Plasmodiophora brasicae).

Podobnosť strechy Galérie Viktora Emanuela II. v Miláne so schránkatou rozsievkou, foto Milanoguida

Veda, výskum aj technika

Adaptačné vlastnosti jednobunkovcov sa využívajú aj v mnohých výskumoch. Nenáročná manipulácia a jednoduché životné cykly sú základným predpokladom pre vedecký výskum. Široko rozšírené a odolné rody Tetrahymena, Euplotes alebo Colpoda získali ako modelové organizmy uplatnenie v chemickom, potravinárskom či farmaceutickom priemysle. Mnohé druhy sa testujú ako účinná pomoc proti nadmernému premnoženiu baktérií v prostredí, proti rozširovaniu plesní na poľnohospodárskych rastlinách či v biologickom boji proti iným škodlivým organizmom. Zaujímavý je pokus o využitie druhu Lambornella clarki v boji proti larvám komárov. Táto myšlienka vznikla už v minulom storočí v snahe eliminovať týchto významných prenášačov mnohých ochorení. Okrem vedy a výskumu našli jednobunkové organizmy perspektívne využitie aj v oblasti techniky. Mikroskopický svet je typický vytváraním mnohých bizarných vzorov a tvarov a ľudstvo sa aj v tejto oblasti má stále čo učiť. V poslednom období sa komplikovaná štruktúra schránok niektorých jednobunkových organizmov stala inšpiráciou aj v oblasti modernej architektúry a dizajnu. Využitie týchto morfologických tvarov a základných princípov fungovania živých organizmov v technike sa nazýva bionika. Príkladom je napodobňovanie pravidelnosti schránok rozsievok (Bacillaryophycae). Spojenie techniky a sveta mikrorias je zároveň významným nástrojom v oblasti nanotechnológií. Schránky obsahujúce vápnik či kremík sa používajú pri produkcii mikro- a nanoúrovňových štruktúr, ako sú čistiace filtre, filtračné materiály pri výrobe potravín alebo optické systémy.

Pomoc na mieste činu

Morfologická štruktúra rozsievky, foto Eric Grave

Typickým príkladom rozsievok s praktickým významom sú rody Diatoma, Tabellaria alebo Navicula. Najbizarnejšiu úlohu zohrávajú tieto organizmy v oblasti forenznej vedy. Hlavným predpokladom na úspešnú aplikáciu významu rozsievok v tejto oblasti je prítomnosť kremičitých schránok. Prítomnosť unikátnych schránok pomáha pri detekcii miesta činu, ako aj príčiny smrti. Napríklad druhové zloženie rozsievok nachádzajúcich sa v mŕtvom tele obete môže byť rovnaké alebo odlišné od okolitej vody, čo naznačuje, či sa obeť utopila na rovnakom mieste, kde sa telo nachádzalo, alebo nie. Na základe rozsievok je možné určiť aj príčinu smrti. Telo obete získané z vody nemusí nevyhnutne znamenať, že smrť bola spôsobená práve utopením. Ak je osoba pri vstupe do vody nažive a následne sa utopí, mikroskopické riasy vstupujú do pľúc s vodou, ktorú osoba vdychuje. Rozsievky cirkulujú do vzdialených častí tela, ako je mozog, obličky, pľúca či kostná dreň. Naopak, ak je osoba pri vstupe do vody mŕtva, k danej cirkulácii nedochádza. Celkový počet známych druhov patriacich do skupiny jednobunkovcov sa odhaduje veľmi ťažko. V súčasnosti sa počet opísaných druhov vyšplhal na vyše 200 000, ale toto číslo je len orientačné. Predpokladá sa, že ide iba o asi 10 % všetkých existujúcich druhov a zvyšok zostáva naďalej neznámy. Až čas a intenzívne výskumy v tejto oblasti odhalia skutočnú diverzitu jednobunkovcov, ich komplexný význam, potenciálne uplatnenie v rámci živej biosféry a sveta ľudských činností.

RNDr. Simona Benčaťová, PhD.
Ústav včelárstva
Liptovský Hrádok

Komentáre