Obří buňka z věčné tmy

Badatelé ze Scrippsova oceánografického institutu v kalifornské La Jolla letos podnikli výzkumnou expedici do samého suterénu naší planety: pomocí speciální techniky umístili kamery na dno hlubiny Sirene v Mariánském příkopu Tichého oceánu. A zde, deset kilometrů pod hladinou, objevili stvoření, které naplňuje všechny představy o životě na jiných planetách: amébu tvořenou jedinou buňkou, jež ovšem nemá mikroskopické rozměry, jak se na správnou buňku sluší a patří, ale dosahuje průměru deseti centimetrů. A ještě ke všemu ve své protoplasmě shromažďuje uran, měď a olovo z okolního prostředí.

"Výzkum naznačuje, že tyto organismy možná sehrály nějakou úlohu při přechodu od jednobuněčných do mnohobuněčných forem života," říká mikrobiolog Doug Bartlett ze Scrippsova institutu. "Možnost studovat tyto gigantické buňky na nejhlubším místě světového oceánu otevírá před biologií nečekané perspektivy. Mění i naše představy o tom, jak se život dokáže přizpůsobit extrémním podmínkám."

Podmořský Everest

Mariánský příkop je nejhlubším místem naší planety, proto je někdy také označován jako podmořský Everest. Ve skutečnosti je to pro něj trochu urážka - zatímco nejvyšší hora se nad hladinu moře tyčí "jen" 8848 metrů, dno hlubiny Challenger v Mariánském příkopu má více než deset kilometrů (dnes nejčastěji udávaná hloubka je 10 911 metrů). Podmínky, které tu panují, jsou pro život v mnoha ohledech ještě nepříznivější než na povrchu Marsu. Teplota je sice pár stupňů nad bodem mrazu, ale nedostane se sem jediný paprsek světla a vládne tu tlak tisíckrát větší než na hladině moře. Z běžné ponorky by se tu rychle stala jen hromada slisovaného šrotu. Lidé sem sestoupili jen jednou: roku 1960 se na dno Mariánského příkopu ponořil batyskaf Trieste řízený švýcarským vědcem Jacquesem Piccardem a americkým námořním důstojníkem Donem Walshem. Seděli v ocelové kouli o průměru něco málo přes dva metry, jejíž stěny byly silné téměř 13 centimetrů. Od té doby se dostalo na nejhlubší míst o oceánu jen pár dálkově ovládaných robotů.

Vědci ze Scrippsova institutu letos v létě použili pro studium života v této mořské pustině speciální zařízení nazvané Dropcam. Pro National Geographic Society ho vyvinuli Eric Berkenpas a Graham Wilhelm.

"Dropcam je univerzálně použitelná dálkově ovládaná HD kamera umístěná společně s osvětlovacím zařízením v průhledné kouli z vysoce odolného skla," vysvětluje Eric Berkenpas. "Zařízení je také opatřeno návnadami a pastmi pro přilákání hlubinných tvorů."

Jedním z těchto tvorů - a současně největším překvapením letošní expedice - byla obří buňka podobná zvětšené měňavce. Biologové těmto organismům říkají Xenophyophores.

Korunní svědci evoluce

Xenophyophores sice biologové znají už od roku 1889, dlouho však panovalo přesvědčení, že to jsou obyčejné mořské houby - nejprimitivnější mnohobuněční živočichové. Podobají se jim jak tvarem, tak přisedlým způsobem života. Xenophyophores většinou obývají bahnité dno velkých hloubek, kde někdy vytvářejí početné kolonie. Před expedicí do Mariánského příkopu se věřilo, že nemohou žít hlouběji než v sedmi kilometrech.

Dnes je známo asi 20 druhů a dlouho to vypadalo, že na nich není nic ke zkoumání. Největší druh Syringammina fragilissima žijící u pobřeží Skotska dorůstá až 20 centimetrů, což by u mořské houby nebylo vůbec nic divného - kdyby to ovšem byla mořská houba.
Senzační překvapení přišlo roku 2003, kdy skupina vědců vedená Janem Pawlowskim z Ženevské univerzity provedla důkladnou buněčnou a genetickou analýzu těchto tvorů. Ukázalo se, že nejde o mnohobuněčné vodní houby, ale o jednobuněčné prvoky patřící do skupiny Foraminifera (dírkonošci). Jde tedy o největší známou živočišnou buňku - přibližně stokrát větší, než jsou dosavadní rekordmani mezi prvoky.

Na rozdíl od většiny prvoků ale buňka Xenophyophores často mívá velké množství buněčných jader. Někdy také zůstává víc buněk v jedné schránce, kterou si kolem sebe vytvářejí. Proto se vědci domnívají, že tyto organismy mohou být korunním svědkem rozhodující evoluční přeměny jednobuněčných tvorů na mnohobuněčné v dávné minulosti.

Vzor pro mimozemšťana

Ostatní dnes žijící dírkonošci jsou ovšem mnohem menší. Obvykle vytvářejí členité schránky z uhličitanu vápenatého, které často mají velmi ozdobné tvary - pod mikroskopem vyhlížejí jako jemná krajka. Díky existenci schránek se zachovaly jejich fosilie z minulých geologických období.

Na Xenophyophores badatele zaujalo i to, že ve svých buňkách z neznámých důvodů shromažďují uran a těžké kovy, aniž by jim to ublížilo. Mohlo by to být velmi zajímavé z praktického hlediska, protože by šlo pomocí stejného mechanismu odstraňovat tyto škodlivé prvky z životního prostředí nebo je naopak efektivně těžit z hornin, kde jsou jen v nízké koncentraci.

Problém spočívá v tom, že Xenophyophores se zatím nepodařilo prozkoumat v laboratořích, protože jsou tak přizpůsobeni velkému tlaku vody, že jakýkoliv pokus o jejich přenesení jinam končil zničením. Lidé ze Scrippsova institutu ale věří, že se to dá změnit.

"Naše výsledky se zařízením Dropcam naznačují, že existují možnosti, jak tyto tvory zachytit v jejich přirozeném prostředí a pomocí speciálních nádob přenést do vysokotlakých akvárií," tvrdí profesor John Isaacs. "To by otevřelo možnosti jejich dalšího podrobného zkoumání."

Xenophyophores by také mohly nabídnout představu, co vlastně hledat při pátrání po životě na jiných kosmických tělesech. Data z meziplanetárních sond naznačují, že velké měsíce Jupitera a Saturnu mají hluboko pod ledovou kůrou oceán slané vody - a podmínky v něm jsou možná podobné těm, jaké vládnou na dně Mariánského příkopu.

Čím dál víc vědců připouští, že pozemský život vznikl v okolí horkých pramenů na dně mořských proláklin, kde i dnes existují společenství živočichů, kteří se zcela obejdou bez slunečního světla. Čím jsou pro povrchové ekosystémy zelené rostliny, tím jsou pro ně bakterie metabolizující sirné sloučeniny a další látky vyvrhované horkými prameny. Na těchto bakteriích je pak založen celý potravinový řetězec společenství, které není o nic chudší než třeba tropický prales. Něco takového by mohlo být i na Jupiterových měsících Europa, Ganymed a Callisto a na Saturnově Titanu či Enceladu. Nyní si lze představit i tvory na vrcholu potravního řetězce těchto kosmických ekosystémů - třeba v podobě gigantických buněk na způsob Xenophyophores.