Superman z mechu

Jsou asi milimetr velcí, ale patří mezi rekordmany zvířecí říše. Tvorové s malebně znějícím pojmenováním želvušky (Tardigrada) přežijí i tisícinásobně větší dávky radiace než člověk, vydrží rozpětí teplot přibližně od minus 270 do plus 150 stupňů Celsia a snesou i tlak šestkrát větší, než je na dně Mariánského příkopu.

Mimořádné výsledky vykázal i aktuální vesmírný experiment nazvaný Tardikiss a provedený na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), kde byla zvířata vystavena působení otevřeného kosmu.

>>Míra přežití byla velmi vysoká, více než 90 procent,<< prozradila exkluzivně týdeníku Ekonom spoluautorka projektu Lorena Rebecchiová z univerzity v Modeně.

Přeživší zvířata se již vrátila do italské laboratoře. Případné biochemické nebo molekulární změny v těle želvušek včetně poškození DNA způsobeného pobytem ve vesmíru jsou předmětem další analýzy.

>>Doufám, že přesnější výsledky budeme mít k dispozici na podzim,<< doplnila Lorena Rebecchiová.

Vesmírná odysea želvušek měla vědce přiblížit k zodpovězení základní otázky: Jak dokáže toto >>nejodolnější zvíře na Zemi<< přežít i mimo ni?

>>Již mnoho let se spekuluje o tom, že rozmezí podmínek, které tyto organismy jsou schopné přežít, teoreticky umožňuje jejich pobyt v meziplanetárním prostoru,<< prozradil týdeníku Ekonom Miloslav Devetter z Ústavu půdní biologie Akademie věd ČR.

Pomalý jako želva

Klíčem k téměř nadpozemským schopnostem želvušek je zřejmě anabióza, tedy jakýsi stav velmi zpomaleného metabolismu až >>bezživotí<<, do kterého upadají v případě působení extrémních vlivů.

Zároveň se jim do tkání vyplaví cukr trehalóza, který chrání jednotlivé buňky. Jednak nahrazuje většinu ztracené vody a také dokáže přejít do podoby připomínající sklo a chránit buněčné struktury totožným způsobem jako jantar konzervuje pravěký hmyz.

Obdobně zvládne v téměř zmrzlé vodě přežít i několik druhů skokanů. Pokud žába zjistí, že teplota klesá k bodu mrazu, vyloučí z krve všechnu vodu a nahradí ji glukózou a cukernými alkoholy. Ty fungují jako jakási sladká nemrznoucí směs zabraňující ledovým krystalkům napáchat v těle škodu.

Vědcům se dosud nepodařilo >>kouzlo<< želvušek plně odhalit. >>Biochemický způsob jejich ochrany před extrémními vlivy není kompletně popsán,<< tvrdí Lorena Rebecchiová.

Zásadně odmítá myšlenku, že by želvušky byly důkazem importu života na Zemi z jiné planety.

>>Je to adaptace na dočasně zhoršené podmínky, protože Tardigrada nedokážou rychle opustit prostředí, které je pro jejich život nepřijatelné,<< vysvětluje autor několika vědeckých článků o želvuškách Peter Degma z Katedry zoologie bratislavské Univerzity Komenského.

Medvíďátko v květináči

Označení >>želvuška<< totiž neodkazuje k druhové příbuznosti s mnohem většími plazy s krunýřem, ale inspirovalo se především nízkou rychlostí jejich pohybu.

Také latinský výraz >>tardigrada<< lze volně přeložit jako >>pomalý chodec<<. Mimochodem slovenština pro ně používá ještě výstižnější název - >>pomalky<<.

Když se tedy zhorší životní prostředí, želvušky se z něho nesnaží utéct, ale umrtví se, jejich scvrklá těla bez vody se zakulatí a v této podobě vyčkají i několik let, než se podmínky k životu znovu obnoví.

Tuto neobvyklou schopnost využívají především tehdy, když z okolí zmizí voda, jejich základní podmínka k prosperitě.

>>Želvušky žijí po celém světě od mořských hlubin po vrcholky horských štítů, od tropů po arktické oblasti - všude tam, kde je alespoň občas vlhko,<< doplňuje Peter Degma.

Podle studie publikované před deseti lety napočítali vědci na území České republiky celkem 63 druhů z tohoto kmene, nejvíce ve Středočeském kraji a v horských oblastech Šumavy a Jeseníků. Patří mezi ně například medvíďátko obecné veliké asi jeden milimetr. S trochou štěstí může přežívat i ve vašem květináči.

>>Chcete-li je pozorovat, obvykle stačí po dešti vyždímat rukou polštář mechu a získanou tekutinu pozorovat nejméně při dvacetinásobném zvětšení,<< přidává návod Miloslav Devetter, který se želvuškami v Česku dlouhodobě zabývá.

V ostatních zemích žije nejméně další tisícovka druhů. Podle odhadů je to ale jen zlomek jejich skutečného rozšíření.

Nejčastěji se vyskytují ve vlhkém prostředí mechorostů, ve kterém se mohou díky svým ostrým drápům na panožkách dobře pohybovat. Mech je navíc jejich základní potravou, živí se vysáváním jeho buněk.

Pro vědce má rozklíčování způsobu života želvušek význam nejen kvůli rozšíření akademického poznání, ale i z ryze praktických účelů.

Pochopení a napodobení techniky jejich přežití může ukázat způsob, jak ochránit další organismy včetně člověka v extrémních podmínkách, zvláště při dlouhodobých vesmírných misích například k povrchu rudé planety Marsu.

Poznatky od malých zvířecích >>supermanů<< však nelze mechanicky aplikovat na lidský organismus. Mají totiž mnohem jednodušší tělesnou stavbu - nemají srdce, mozek, ani plíce. Dýchají celým povrchem.

Jejich tělo je tvořené několika válcovitými celky a na povrchu kryté pevnou vrstvou z chitinu podobně jako krunýř raků.

Vesmírní výletníci

Při květnových pokusech na ISS se vědci zaměřili především na to, jak se želvušky a další mikroskopická zvířata vyrovnávají s dehydratací a radiací způsobenou vesmírným vakuem. Projekt Tardikiss ve spolupráci s NASA financovala Italská kosmická agentura.

Cílem sedmi různých experimentů bylo zjistit, jaké dopady má vesmírný let na organismy na molekulární úrovni.

Želvušky se na oběžnou dráhu podívaly již dříve. V září roku 2007 byly pasažéry ruské rakety v rámci mise Foton M3 organizované Evropskou kosmickou agenturou.

Ve vesmírné lodi byly rozděleny do čtyř skupin a postupně vystaveny působení vakua, ultrafialového záření UV-A a UV-B a na závěr všem okolnostem najednou.

Test v extrémním prostředí trval deset dní. Podle studie publikované v odborném časopise Current Biology přežilo 68 procent želvušek, které byly vystaveny jen kosmickému vakuu. Po návratu do vlhkého prostředí začaly normálně klást vajíčka.

U skupiny, která byla navíc podrobena zásahu obou typů záření, byla úmrtnost mnohem vyšší. I z ní se ale několik zvířat po kontaktu s >>živou<< vodou na Zemi znovu probudilo.

Lék na nesmrtelnost?

Dosud byly za nejodolnější organismy považovány některé druhy lišejníků či bakterií. Především zástupce Deinococcus radioduranus je přezdívaná >>bakterie Conan<<.

Dokáže přežít i tisíckrát větší dávky rentgenového záření, než jaké jsou smrtelné pro jiné druhy. Její DNA je poté sice vážně poškozena, ale bakterie dokáže dvojitou šroubovici s genetickým materiálem >>opravit<< a znovu se rozmnožovat.

Oproti nim mají želvušky ještě jednu unikátní vlastnost, ve stavu bezživotí zřejmě nestárnou.

Naznačil to alespoň jeden z pokusů, kdy byla miniaturní zvířata druhu Milnesium tardigradum opakovaně přinucena přejít do stavu zdánlivé smrti a následně znovu probuzena.

Jejich aktivní život trval přibližně 80 dní, tedy stejnou dobu po jakou přežili jedinci ze srovnávací skupiny, která byla ponechána v přirozeném prostředí.

Hibernační trik s trehalózou slouží jako inspirace pro mnohé vědce, kteří se snaží nalézt návod, jak bezpečně zamrazit lidské buňky.

Například biolog Ali Eroglu z americké Medical College of Georgia již tímto způsobem úspěšně v tekutém dusíku (o teplotě minus 196 stupňů Celsia) uchoval myší vajíčka. Po rozmrazení a oplodnění se z nich narodila zdravá zvířata.

>>Schopnosti želvušek můžeme využít v medicíně, ale i v potravinářském průmyslu pro konzervaci potravin,<< sdělil Ekonomu Łukasz Kaczmarek z univerzity v Poznani.

Sám sobě predátorem

Ačkoli na Zemi dokážou želvušky přežít i extrémní výkyvy teplot, největší nebezpečí jim paradoxně hrozí od nich samotných - některé druhy jsou kanibalistické.

V přírodě jsou požírány také larvami hmyzu nebo některými pavouky.

Speciální techniky lovu se vyvinuly u masožravých hub. Pomocí jemných buněčných vláken, takzvaných hyf, líčí oka, do kterých želvušky chytají a následně do nich vrůstají.

Jiné houby zase vylučují spory, které po pozření zřejmě v těle želvušek vyklíčí a jako cizopasník pak svého hostitele doslova požírají zevnitř.

AUTOR: Lukáš Rozmajzl

Želvušky (Tardigrada)
- Miniaturní členovci: Želvušky jsou maximálně 1,5 milimetru velká zvířata. V Česku žije několik desítek druhů. Nejrozšířenější je medvíďátko obecné (Macrobiotus hufellandii).
- Globální rozšíření: Základním životním prostředím želvušek jsou vlhké mechy. Vyskytují se ale i na horských štítech nebo v půdě; všude, kde je alespoň trochu vody. Vědci zatím popsali 1100 druhů.
- Stavba těla: Tělo želvušek je válcovité a na povrchu kryté kutikulou a dlouhými chlupy. Nemají centrální ani dýchací soustavu.

Pokusy ve vesmíru
- Projekt Foton M3: V září 2007 se želvušky poprvé >>podívaly<< do vesmíru na palubě ruské automatizované lodi Foton M3. Několik jedinců přežilo pobyt v otevřeném kosmu bez kyslíku i dávky ultrafialového záření UV-A a UV-B. Po návratu na Zem a po kontaktu s vodou do půl hodiny obživly.
- Projekt Tardikiss: Letos v květnu byla skupina želvušek podrobena další sadě experimentů na ISS v rámci výzkumného záměru Tardikiss. Projekt zkoumající změny na molekulární úrovni organismů spolufinancovala Italská vesmírná agentura. Podle spoluautorky přežilo pokus asi 90 procent zvířat.