Původ mozku můžeme vysledovat až k živočišným houbám. Jaká další tajemství houbovci skrývají?

Autor: Jan Toman

Nejjednodušší živočichové oplývají až osmnácti různými typy buněk. Nalezneme mezi nimi předchůdce nervů, svalů, imunitní i smyslové soustavy, na jejichž evoluci vrhají nové světlo.   

Tvorové, které můžeme běžně nalézt při potápění v oceánu a jejichž těla dlouhou dobu sloužila pro výrobu mycích hub, skrývají nejedno tajemství o evoluci živočichů. Ještě aby ne – houbovci jsou naši nejranější mnohobuněční příbuzní. Nejnověji se badatelé zaměřili na to, kolik různých typů buněk houbovci vytvářejí. Na rozdíl od dřívějška se však podívali na spektrum přepisovaných genů, a ne vzhled či stavbu buněk. Podařilo se jim tak identifikovat osmnáct buněčných typů – o mnoho víc, než by dříve kdokoli živočišným houbám přisuzoval. Spolu s tím, jaké geny tyto buňky přepisují, také výzkum vrhl nové světlo na evoluci živočichů. Ukazuje se například, že společný původ mohou mít svalové a smyslové buňky, nebo imunitní a nervový systém.

Houbovci, známí také jako živočišné houby, patří mezi nejjednodušší mnohobuněčné živočichy. Příbuzenské analýzy dokonce ukazují, že se tyto organismy s velkou mírou pravděpodobnosti oddělily z evolučního stromu všech žijících živočichů jako první. Aby toho nebylo málo, stavbou svých buněk a způsobem získávání živin připomínají trubénky – nejbližší jednobuněčné příbuzné zvířat. Ze všech těchto důvodů už desetiletí poutají zvýšený zájem přírodovědců.

Na první pohled není na houbovcích moc zajímavého. Jedná se o vakovité útvary bez větší symetrie. V souladu se svou stavbou se živí tím, že svým tělem prohánějí vodu a vychytávají z ní živiny. Stěny jejich těla připomínají sendvič ze dvou vrstev buněk a rosolovité hmoty uvnitř. Vnější vrstva slouží k ochraně, zatímco ve vnitřní jsou vmezeřené límečkové buňky, které vychytávají potravu a vlněním svých bičíků způsobují proudění vody. Prostor mezi dvěma vrstvami potom může obsahovat jehlice tvořící kostru těla a hlavně další, vzácnější, typy buněk. Živočišné houby v žádném případě nemají sofistikované orgány či tkáně, neurony, svaly ani střevo. Nebo jsme si to donedávna alespoň mysleli.

Zajímavý byl už dřívější objev, že houbovci nesou geny pro specializaci buněk v nervové, svalové a další specializované typy,  nimiž se běžně setkáváme u dvoustraně souměrných zvířat. Jak ale tyto geny používají a projevuje se to nějak na fungování jejich buněk a potažmo celého těla?

Jak shrnují autoři nového článku ve vědeckém časopisu Science, dřívější výzkumníci u houbovců identifikovali plus minus osm typů buněk. Detailní molekulárně-genetická analýza zaměřená na to, jaké geny se přepisují v jednotlivých buňkách sladkovodní rohovité houby Spongilla lacustris, však odhalila, že se původní, „kmenové“, buňky houbovců mohou v individuálním vývoji specializovat do čtyř různých směrů. V rámci těchto hlavních buněčných rodin se potom buňky ještě subtilněji mění do svých finálních forem, kterých je celkem osmnáct. Hned několik z nich přitom vědci dosud nepozorovali.

Spongilla lacustris

První buněčná rodina zahrnuje krycí buňky, které slouží především k ochraně organismu a organizaci látkové výměny. Zajímavé přitom je, že buňky této rodiny využívají řadu genů pro příjem signálů z okolí a genů, se kterými se běžně setkáváme ve svalech ostatních živočichů. V souladu s tím se ukázalo, že na přítomnost oxidu dusného reagují stažením. Díky tomu může celý houbovec pulzovat a čistit se tak od usazenin.

To je důležité hned ze dvou důvodů. Jednak tyto poznatky značí, že takovéto buňky u našeho společného předka mohly představovat přímé předchůdce svalových buněk. Zároveň se ale ukazuje, že oxid dusný může představovat starobylý regulační signál pro naše svaly. Hladké svalstvo obratlovců na něj koneckonců dodnes reaguje uvolněním.

V neposlední řadě badatelé odhalili, že jsou tyto buňky za určitých okolností citlivé i na světlo a tlak. Mohly by tak rovněž představovat předchůdce smyslových buněk. Vývoj buněk této rodiny u houbovců i specializovaných smyslových a svalových buněk u ostatních skupin živočichů navíc určují stejné skupiny genů. Specializované svaly a smyslová čidla tak s největší pravděpodobností vznikly rozdělením funkcí tohoto typu krycích buněk schopných stahování a vnímání okolí.

Badatelům se navíc podařilo nalézt úplně nový typ buněk z této rodiny – velké buňky, které se s příbuznými propojují dlouhými výběžky. Ty patrně slouží ke koordinaci výměny látek a energie. Díky jejich přítomnosti mohou živočišné houby dlouhodobě přežívat bez toho, aby některé části houby prosperovaly, zatímco jiné skomírají.

Další rodina zahrnuje buňky z příbuzenstva límečkových buněk. Ty slouží hlavně k trávení a prohánění vody tělem. I mezi těmito buňkami se nacházejí dosud neznámé typy. Některé se například propojují mezi sebou a s límečkovými buňkami, přičemž regulují jejich činnost. Ještě jiná buněčná rodina potom zahrnuje buňky, které ve střední vrstvě těla vytvářejí bílkovinné či minerální jehlice a potažmo kostru těla.

Asi nejzajímavější je ale rodina malých trojhranných buněk s dlouhými výběžky pohybujících se v prostoru mezi dvěma tělními stěnami. Ty se často zdržují v blízkosti límečkových buněk a houbám slouží jako jednoduchá obdoba imunitního systému. Svou činností mohou způsobovat záněty a pohlcovat cizorodé objekty. Spektrum přepisovaných genů navíc ukazuje, že se patrně jedná o přímou obdobu imunitních buněk ostatních skupin živočichů.

Kromě obranyschopnosti však tyto buňky zvládají také řadu funkcí, které u ostatních organismů zajišťují buňky nervové. Čile například používají řadu genů typických pro nervové spoje, přičemž na druhém konci bývají límečkové buňky. Zdá se, že hrají důležitou roli v jejich koordinaci a hlavně vypínání.

Tyto výsledky naznačují, že by nervová a imunitní soustava mohly mít společný základ. Původní buňky schopné koordinovat ostatní a bojovat proti infekcím – v tomto případě nejčastěji bakteriálního charakteru – se v čase mohly specializovat na buňky nervové a buňky imunitního systému.

Jisté je, že mnoho zažitých „pravd“ o houbovcích takřka jistě neplatí. Jedná se o daleko sofistikovanější živočichy, než jsme mysleli, sestávají z mnoha typů buněk, o kterých jsme často neměli ani tušení. Buněk, které mohou nést unikátní indicie o rané evoluci větve života, do které spadáme i my samotní.

Zdroj: JM Musser, KJ Schippers, M Nickel, … & D Arendt (2021): Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution. Science, 374.

Facebook Comments