V roce 2009 obdržel biolog Dan Lahr zajímavý e-mail od jiného výzkumníka. Obsahoval fotografii podivného organismu. Výzkumník objevil mikroba v záplavové oblasti ve střední Brazílii. Jeho žlutohnědá schránka měla charakteristický trojúhelníkovitý tvar.
Tvar připomínal Lahrovi klobouk čaroděje z filmů Pán prstenů. „To je Gandalfův klobouk,“ vzpomíná si a říká si: „To je Gandalfův klobouk,“
Lahr působí jako biolog na univerzitě v brazilském São Paulu. Uvědomil si, že jednobuněčná forma života je nový druh améby (Uh-MEE-buh). Některé améby mají schránku, stejně jako tato. Tyto schránky si mohou vytvářet z molekul, které si samy vyrábějí, například z bílkovin. Jiné mohou používat kousky materiálu ze svého okolí, například minerály a rostliny. Jiné améby jsou „nahé“, nemají žádnou schránku. Aby se o nově objevené amébě dozvěděl více, potřeboval by Lahr více exemplářů.
O dva roky později mu jiný brazilský vědec poslal snímky stejného druhu z řeky. Bonanza však přišla až v roce 2015. Tehdy mu poslal e-mail třetí vědec. Tento výzkumník, Jordana Féres, nasbíral několik stovek trojhranných améb. To jí a Lahrovi stačilo k tomu, aby začali tento druh podrobně zkoumat.
Mikroby zkoumali pod mikroskopem. Zjistili, že améba si svůj kloboukovitý obal staví z bílkovin a cukrů, které si sama vyrábí. Velkou otázkou je, proč mikrob tento krunýř potřebuje. Možná poskytuje ochranu před škodlivým slunečním ultrafialovým zářením. Lahr tento druh pojmenoval Arcella gandalfi (Ahr-SELL-uh Gan-DAHL-fee).
Lahr předpokládá, že na objevení čeká mnoho dalších druhů améb. „Lidé je prostě nehledají ,“ říká.
Vědci toho o amébách stále vědí málo. Většina biologů studuje organismy buď jednodušší, nebo složitější. Mikrobiologové se například často zaměřují na bakterie a viry. Tyto mikroby mají jednodušší strukturu a mohou způsobovat nemoci. Zoologové dávají přednost studiu větších a známějších živočichů, jako jsou savci a plazi.
Amoéby byly do značné míry „ignorovány“, poznamenává Richard Payne. Je vědcem zabývajícím se životním prostředím na univerzitě v anglickém Yorku. „Dlouhou dobu byly tak nějak uprostřed.“
Ale když se vědci na tyto podivné malé organismy podívají, najdou velká překvapení. Potrava améb sahá od řas až po mozky. Některé améby jsou nositeli bakterií, které je chrání před poškozením. Jiné „chovají“ bakterie, které rády jedí. A ještě jiné mohou hrát roli v měnícím se zemském klimatu.
Co je na jídelníčku? Houby, červi, mozky
Ačkoli je nevidíte, améby jsou všude. Žijí v půdě, rybnících, jezerech, lesích a řekách. Pokud v lese naberete hrst hlíny, budou v ní pravděpodobně stovky tisíc améb.
Ale tyto améby nemusí být všechny navzájem blízce příbuzné. Slovo „améba“ označuje širokou škálu jednobuněčných organismů, které vypadají a chovají se určitým způsobem. Některé organismy jsou amébami jen po část svého života. Mohou přecházet mezi formou améby a nějakou jinou formou.
Stejně jako bakterie mají améby jen jednu buňku. Tím však podobnost končí. Za prvé jsou améby eukaryotické (Yoo-kair-ee-AH-tik). To znamená, že jejich DNA je uložena uvnitř struktury zvané jádro (NEW-klee-uhs). Bakterie jádro nemají. V některých ohledech jsou améby podobnější lidským buňkám než bakteriím.
Na rozdíl od bakterií, které drží svůj tvar, vypadají améby bez schránek jako kapky. Jejich struktura se hodně mění, říká Lahr. Říká jim „měňavci“.
Její kapkovitost se může hodit. Améby se pohybují pomocí vypouklých částí zvaných pseudopodie (Soo-doh-POH-dee-uh). Tento termín znamená „falešné nohy“. Jedná se o prodloužení buněčné membrány. Améba se může pseudopodem natáhnout, zachytit se nějakého povrchu a pomocí něj se plazit vpřed.
Pseudopodia také pomáhají amébám při jídle. Roztažený pseudopod může pohltit kořist améby. To umožňuje tomuto mikrobu polykat bakterie, houbové buňky, řasy – dokonce i malé červy.
Některé améby požírají lidské buňky a způsobují tak nemoci. Obecně améby nezpůsobují tolik lidských onemocnění jako bakterie a viry. Přesto mohou být některé druhy smrtelné. Například druh známý jako Entamoeba histolytica (Ehn-tuh-MEE-buh Hiss-toh-LIH-tih-kuh) může infikovat lidská střeva. Jakmile se tam dostanou, „doslova vás sežerou,“ říká Lahr. Nemoc, kterou způsobují, každoročně zabíjí desítky tisíc lidí, většinou v oblastech, kde chybí čistá voda nebo kanalizace.
Nejbizarnější onemocnění způsobené amébou zahrnuje druh Naegleria fowleri (Nay-GLEER-ee-uh FOW-luh-ree). Jeho přezdívka je „améba požírající mozek“. Velmi vzácně se jí nakazí lidé, kteří se koupou v jezerech nebo řekách. Pokud se však dostane do nosu, může se dostat do mozku, kde hoduje na mozkových buňkách. Tato infekce je obvykle smrtelná. Dobrá zpráva: Vědci vědí pouze o 34 obyvatelích USA, kteří se v letech 2008 až 2017 nakazili.
Malý otvírák na konzervy
Vědec Sebastian Hess nedávno objevil triky, které některé améby používají k jídlu. Studuje eukaryotické mikroby v Kanadě na Dalhousie University. Ta se nachází v Halifaxu v Novém Skotsku. Hess už od dětství rád pozoroval drobné živočichy v mikroskopu.
Před deseti lety Hess prorazil led zamrzlého rybníka v Německu. Odebral vzorek vody a odnesl ho do své laboratoře. Přes mikroskop uviděl něco zvláštního. Uvnitř vláken zelených řas se jako drobné bublinky kývaly zelené kuličky. Neměl tušení, co to bylo za kuličky. Hess tedy smíchal řasy obsahující zelené kuličky s jinými řasami. Pohupující se kuličky vyskočily z řas a začaly plavat. Krátce nato napadly další vlákna řas.
Hess si uvědomil, že zelené kuličky jsou mikrobi zvaní améboflageláti (Uh-MEE-buh-FLAH-juh-laytz). To znamená, že mohou přepínat mezi dvěma formami. V jedné formě plavou nebo kloužou pomocí ocáskovitých struktur zvaných bičíky (Fluh-JEH-luh). Když plavci najdou potravu, přemění se na améby. Jejich tvar se stává méně pevným. Místo plavání se nyní začnou plazit po nějakém povrchu.
Přes mikroskop Hess pozoroval, jak jedna z těchto améb prořízla otvor v buňce řasy. Améba se vmáčkla dovnitř. Pak sežrala vnitřnosti řasy. Poté se améba rozdělila a vytvořila své kopie. Byly to kymácející se zelené kuličky, které Hess předtím viděl. Nové améby udělaly do řasové buňky další díry. Některé napadly sousední buňku v řasovém vlákně. Jiné unikly. Hess druh pojmenoval Viridiraptor invadens (Vih-RIH-dih-rap-ter in-VAY-denz).
Našel podobný druh v bažině. Rovněž se jednalo o améboflageláta, který se neplazil uvnitř řas. Místo toho si v buňce řasy vyřízl rýhu ve tvaru písmene C. Hess tuto amébu přirovnal k „otvíráku na konzervy“. Améba pak zvedla „víko“ a pomocí pseudopodů se dostala do otvoru. Pohltila materiál, který vytáhla z buňky. Hess tento druh pojmenoval Orciraptor agilis (OR-sih-rap-ter Uh-JIH-liss).
Nedávno objevil vodítka k tomu, jak se tito dva améboflageláti nabourávají do řas. Zdá se, že oběma pomáhá protein zvaný aktin (AK-tin). Stejný protein používají k pohybu i lidské buňky.
U améboflagelátů tvoří aktin síť. Pomáhá buňce vytvořit pseudopod. Síťka může také pomáhat pseudopodu zachytit se na řasách. Aktin se může spojit s dalšími bílkovinami v buněčné membráně mikroba, které se mohou přichytit ke stěnám buněk řas. Aktin může dokonce pomáhat vést jiné bílkoviny – enzymy – které mohou řezat buněčné stěny řas.
Výsledky studií Hesse a jeho kolegů naznačují, že tyto zdánlivě jednoduché améby mohou být mnohem pokročilejší, než se na první pohled zdálo. Lze je dokonce považovat za jednobuněčné inženýry. „Z hlediska jejich chování,“ říká Hess, „jsou to prostě superkomplexní organismy.“
Bakteriální kamarádi
Vztah mezi amébami a bakteriemi je ještě složitější.
Debra Brocková je bioložka na Washingtonově univerzitě v St. Studuje amébu zvanou Dictyostelium discoideum (Dihk-tee-oh-STEE-lee-um Diss-COY-dee-um). Mnozí jim říkají jednoduše Dicty. Tyto organismy žijící v půdě se živí bakteriemi.
Dicty obvykle žijí samostatně. Při nedostatku potravy se jich však mohou spojit desítky tisíc a shluknout se do kopule. Obvykle se kopule přemění do tvaru podobného slimákovi. Tento slimák – ve skutečnosti tisíce jednotlivých améb pohybujících se společně – se plazí směrem k povrchu půdy.
Jakmile se tam dostane, slimák vytvoří tvar houby. Améby na vrcholu „houby“ se obklopí tvrdým pláštěm. Tato obalená forma se nazývá spóra. Hmyz, červi nebo větší živočichové, kteří se o tyto spory otřou, je mohou nevědomky přenést na nová místa. Později spory prasknou a umožní amébám uvnitř pláště vyrazit hledat potravu na toto nové místo.
Někteří Dicty si s sebou přinášejí bakterie jako potravu. Nosí bakterie v sobě, aniž by je strávily. Je to „jako krabička na oběd“, vysvětluje Brock. K tomu amébám pomáhá jiná skupina bakterií, které nemohou jíst. Tito pomocní mikrobi žijí také v amébách. Pomocníci brání bakteriím v trávení potravy, aby si je améby mohly uložit na později.
Vědci nazývají améby přenášející bakterie „farmáři“. Vědci předpokládají, že když améby dosáhnou nového domova, vyplivnou do půdy potravní bakterie. Tyto bakterie se pak dělí a vytvářejí další bakterie. Je to, jako by améby přenášely semena a sázely je, aby vypěstovaly další potravu.
Nedávno vědci zjistili, že améba slimák se při cestování chrání speciálními buňkami. Těmito buňkami jsou také améby Dicty. Jsou známé jako strážní buňky a vytírají bakterie a toxické látky, které by mohly poškodit ostatní améby. Když je to hotovo, slimák své sentinely opustí.“
Brock přemýšlel, co toto zjištění znamená pro chovatele Dicty. Farmáři by přece nechtěli, aby sentinelové buňky zabíjely jejich bakteriální potravu. Měli tedy farmáři méně sentinelových buněk než nefarmáři?
Aby to Brockův tým zjistil, nechal v laboratoři vytvořit amébové slimáky. Někteří slimáci byli všichni farmáři. Jiní byli všichni nezemědělci. Vědci obarvili strážní buňky a pak nechali slimáky pohybovat po laboratorní misce. Poté vědci spočítali, kolik sentinelových buněk po nich zůstalo. Podle očekávání měli zemědělští slimáci méně sentinelových buněk.
Vědce zajímalo, zda to zemědělce vystavuje většímu riziku toxických chemikálií. Aby to ověřili, vystavil Brock zemědělce a nezemědělce působení toxické chemické látky. Zemědělci se přesto mohli rozmnožovat. Ve skutečnosti se jim dařilo lépe než nezemědělcům.
Brock se nyní domnívá, že některé bakterie, které v sobě zemědělci nosili, pomáhaly bojovat proti toxickým chemikáliím. Tyto bakterie mohly chemikálie rozkládat. Zemědělci tedy mají dvě zbraně proti toxickým hrozbám: strážní buňky a bakteriální kamarády.
Souvislost se změnou klimatu?“
Hess a Brock studují nahé améby. Paynea zaujaly ty, které mají schránky. Těmto mazaným mikrobům se říká testátní (TESS-tayt) améby a dokáží si vytvořit mnoho typů schránek. Tyto obaly mohou připomínat disky, misky – dokonce i vázy. Některé jsou „fantasticky krásné“, říká Payne.
Mnoho testátních améb žije v biotopech zvaných rašeliniště. Tato místa jsou obvykle podmáčená a kyselá. Během léta však může rašelina vyschnout. Payne se domnívá, že schránky mohou během těchto suchých období chránit améby v rašeliništi.
Nejsou to jen kuriozity, tyto améby žijící v rašeliništi mohou hrát důležitou roli v životním prostředí, říká Payne. V rašeliništích se hromadí částečně rozložené rostliny. Bakterie tyto rostliny požírají a uvolňují plynný oxid uhličitý. V atmosféře může tento skleníkový plyn podporovat globální oteplování. Bakteriemi se živí bahenní améby. Tímto způsobem mohou améby v rašeliništích ovlivnit, jak velkou roli budou rašeliniště hrát v globálním oteplování.
Payne a jeho kolegové studovali jedno rašeliniště v Číně, kde hořel lesní požár. Lesní požáry mohou být s oteplováním klimatu častější. Vědci proto chtěli zjistit, jak požár ovlivnil testátní améby v rašeliništi.
Payneovi čínští kolegové odebrali vzorky ze spálených a nespálených částí rašeliniště. Poté tým analyzoval rozdíly mezi dvěma typy testátních améb. Jedna vytváří svou schránku z úlomků, jako jsou zrnka písku a kousky rostlin. Druhý typ si vytváří sklovitou schránku z minerálu zvaného oxid křemičitý.
V nespálených místech našli vědci podobné množství obou typů améb. Spálené skvrny však obsahovaly mnohem více améb se schránkami z písku a úlomků. Zjištění naznačují, že požár zničil více améb s křemičitými schránkami.
Payne zatím neví, co to znamená pro změnu klimatu. Není jasné, zda posun améb způsobí, že rašeliniště budou uvolňovat více nebo méně uhlíku. Tento proces je podle něj „nesmírně komplikovaný“.
Mnoho dalších podrobností o amébách zůstává neznámých. Kolik druhů existuje? Proč mají některé schránky? Jak améby ovlivňují počty jiných mikrobů v některých částech prostředí? Jak ovlivňují okolní ekosystémy, například rostliny?“
Vědci mají o amébách dost otázek, které by je mohly zaměstnat na dlouhou dobu. To je částečně důvod, proč badatelé jako Payne považují tyto organismy za tak zajímavé. Navíc, jak říká, „jsou prostě vážně cool.“
