Autor: Jan Toman
Drobné želvušky jsou mistry v přežití za extrémních podmínek. Nově objevený druh to ale dotáhl ještě dál – vylučuje sekret zaručující mimořádnou odolnost proti ultrafialovému záření.
Želvušky vstoupily do všeobecného povědomí jako organismy, které přežijí i konec světa. Nejrůznější experimenty opravdu prokázaly, že v odolných stádiích vydrží i ty nejextrémnější podmínky. Nový objev ovšem dokazuje, že jsou s to přežít nepříznivé vlivy i při plné aktivitě. Konkrétně se vědci zaměřili na želvušky schopné pohlcovat ultrafialové záření a později ho vyzařovat jako viditelné světlo. Tato schopnost, kterou některým druhům přináší speciální barvivo, svým nositelům zajišťuje mimořádnou odolnost k UV záření. „Svítivé“ želvušky většinově přežily až hodinu pod desinfekční UV lampou. Ochranné schopnosti barviva však nejsou vázané jen na příslušníky druhu, který jej produkuje. Podobně dokáže ochránit také další želvušky a hlísty. Výhledově se tak může jednat o velmi užitečnou látku využitelnou v průmyslu či lékařství.
Želvušky jsou malou skupinou z příbuzenstva členovců. Spolu s řadou dalších bezmála mikroskopických zvířátek – většina želvušek při plném vzrůstu nepřesahuje půl milimetru – obývají půdu, lišejníky, mech a další vlhká prostředí. Kromě roztomilého vzhledu a evolučních vztahů s daleko různorodější skupinou zahrnující klepítkatce, korýše a hmyz na první pohled nevypadají moc zajímavě.
První pohled ale může klamat. Želvušky představují jedny z nejodolnějších organismů, jaké známe. Fakt, že se v tomto ohledu mohou rovnat i s daleko jednoduššími bakteriemi celou záležitost jen podtrhuje. Ve svých odolných stádiích dokáží krátkodobě přežít ve vodě o teplotách nad 150 °C či zmrazení na -272 °C. Dlouhodobě jim potom nečiní velký problém přežít teploty okolo -20 °C, absolutní vyschnutí nebo vysoké dávky radiace.
Astrobiologické experimenty, při kterých vědci želvušky vyslali na oběžnou dráhu kolem Země, dokonce prokázaly, že tyto organismy dokáží ve svých odolných stádiích přežít několik dní ve volném kosmu. Úplně je neudolalo vakuum, tvrdé záření ani UV paprsky. Právě odolnost k ultrafialovému záření přitom úzce souvisí také s nejnovějším objevem týkajícím se želvušek.
Biologové už nějakou dobu vědí, že pár z asi 1300 druhů želvušek silně září v ultrafialovém světle. V tomto ohledu se blíží některým žahavcům, hlístům, členovcům, obojživelníkům, plazům nebo ptákům. Zároveň se ale ukazuje, že želvušky UV světlo nejen odráží, ale také pohlcují a vyzařují. Tomuto fenoménu se odborně říká autofluorescence a v živočišné říši je daleko vzácnější.
Například u papoušků vědci soudí, že by autofluorescentní zbarvení mohlo hrát roli při lákání partnerů. K čemu je ale podobný znak želvuškám? Nemohlo by je nezvyklé zbarvení chránit před UV zářením, které zejména v tropických a subtropických oblastech ohrožuje všechny drobné organismy? Právě tuto hypotézu se rozhodla ověřit trojice indických vědců.
Jak badatelé referují ve vědeckém časopisu Biology Letters, nejprve museli fluorescentní želvušky nasbírat. To se jim podařilo ve indickém městě Bengaluru. Nalezené jedince vědci zařadili do rodu Paramacrobiotus a rozmnožili v laboratoři. Následně mohli přikročit k experimentům.
Jednu část autofluorescentních želvušek vystavili silnému ultrafialovému záření. Vzhledem k tomu, že výzkumníci k ozařování použili germicidní UV lampu běžně používanou k desinfikování povrchů, můžeme mluvit o dávkách záření pro běžné organismy smrtelných. Želvušky přitom nebyly nijak chráněné a díky dostatečnému přísunu vlhkosti vykazovaly běžnou aktivitu. Jinými slovy, vědci netestovali houževnatost superodolných stadií schopných přežití ve vesmíru, ale želvušek při normálním každodenním provozu.
Ukázalo se, že ani patnáctiminutové vystavení intenzivnímu UV záření nečiní autofluorescentním želvuškám žádný problém. Všichni takto ošetření jedinci přežili dalších 30 dní v laboratoři a bez problémů se rozmnožovali. Když přitom vědci opakovali postup se želvuškami, které autofluorescentní vlastnosti nevykazují, ani jedna z nich nepřežila následujících 24 hodin. Zhruba 60 % autofluorescentních zástupců rodu Paramacrobiotus potom přežilo i hodinové ozáření germicidní lampou, což se rovná nejvyšším dosažitelným dávkám ve volné přírodě.
Není bez zajímavosti, že někteří jedinci vykazovali pod mikroskopem červenohnědé zbarvení, zatímco jiní byli takřka průhlední. Další experimenty ukázaly, že právě rezavé barvivo stojí jak za autofluorescencí, tak za odolností k UV záření. Jedinci, kterým chybělo, například do posledního podlehli hodinovému pobytu pod UV lampou.
Možná nejzajímavější výsledky ale přinesl poslední pokus. Při něm vědci z želvušek vyextrahovali barvivo a aplikovali jej na populace želvušek bez schopnosti autofluorescence a běžné hlísty druhu Caenorhabditis elegans. Obě populace chráněné autofluorescentním extraktem následně vykázaly daleko lepší odolnost k patnáctiminutovému ozáření UV lampou než populace nechráněné. Některé takto ošetřené želvušky dokonce přežily dalších 30 dní v laboratoři, v čemž se vyrovnaly původním producentům ochranného sekretu.
Právě tento poslední výsledek ukazuje, že výzkum organismů z extrémních prostředí není zajímavý pouze z teoretického hlediska, ale může přinést i praktický užitek. Objevená látka se může stát vítanou součástí speciálních barev a výrazně tak zlepšit jejich autofluorescenční vlastnosti. Hlavně nám ale ukazuje cestu k novým vysoce účinným pigmentům chránícím lidi před vysokými dávkami UV záření.
Zdroj: HR Suma, S Prakash & SM Eswarappa (2020): Naturally occurring fluorescence protects the eutardigrade Paramacrobiotus sp. from ultraviolet radiation. Biology Letters, 16.