Zpráva týdne
Trnová koruna chrání korýše před odvěkým nepřítelem St 14.1.2009
Biologie | Jiná kategorie | Hlavní město Praha | Univerzita Karlova v Praze
Pozoruhodný vztah mezi obyvateli vysychajících tůní objevený díky genetickým metodám.
Dr. Adam Petrusek z katedry ekologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze s německými kolegy publikuje tento týden v prestižním vědeckém časopise PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA) studii o obranném mechanismu, jenž umožňuje drobným korýšům perloočkám vzdorovat predaci ze strany listonohů – korýšů, kteří nezměnili svůj vzhled od doby dinosaurů. Přežít navzdory dravcům je prvořadým úkolem pro většinu živočichů ve volné přírodě, a mnozí z nich vyvinuli neobvyklé mechanismy, aby se predaci bránili.
Některé perloočky rodu Daphnia, jen něco přes milimetr velcí obyvatelé vysychajících evropských tůní, jsou schopny ubránit se mnohonásobně většímu dravci díky neobvyklé otrněné struktuře na hlavě – skutečné „trnové koruně“ zvířecího světa. Pozoruhodné je, že tato koruna narůstá pouze perloočkám, jimž nebezpečí hrozí, v tůních bez nepřítele mají hlavu zcela hladkou. Otrněné a neotrněné formy jsou přitom natolik odlišné, že byly považovány za zcela odlišné druhy. Ve skutečnosti se však obě formy vyskytují společně u minimálně dvou příbuzných, ale geneticky dobře oddělených druhů.
Dravcem, před kterým „trnová koruna“ chrání, je neméně zajímavý živočich – listonoh. Tito korýši, dorůstající velikosti několika centimetrů a trochu připomínající ze zkamenělin známé trilobity, jsou skupinou jen o něco méně starobylou – v nezměněné podobě přežívají již alespoň 220 milionů let. Dva druhy listonohů můžeme najít i v naší krajině ve vysychavých tůních, ale vzhledem k úbytku vhodného prostředí jsou oba zákonem chráněny jako kriticky ohrožené. V teplejších oblastech Evropy jsou běžnější tůně i jejich obyvatelé. Právě tam se často setkávají listonozi s perloočkami, které jim mohou sloužit jako vítané zpestření jídelníčku.
U jedné skupiny perlooček se ale díky dlouhodobé evoluci po boku listonohů vyvinul mechanismus, jenž je alespoň částečně před těmito predátory chrání. Perloočka, která poprvé vycítí přítomnost nebezpečí díky chemickým látkám uvolňovaným listonohem do vody, porodí v následující generaci dcery, jež mohou podstatně lépe vzdorovat útoku. Zpevní se jim krunýř pokrývající tělo, prodlouží osten na spodní straně a na hlavě vyroste jakési otrněné brnění. Pokud by nebezpečí pominulo (například při přesazení perlooček do bezpečí), další generace by obranné struktury zase ztratila. Ačkoli se perloočky rozmnožují bez přítomnosti samců a dcery jsou proto geneticky zcela shodné s vlastní matkou, na první pohled se od ní mohou značně lišit. To vedlo dříve vědce k popisu „obrněné“ a „neobrněné“ formy jako samostatných druhů.
Pozoruhodný příběh odehrávající se pod hladinou tůní by zřejmě nebyl odhalen bez využití genetických metod. Mnohé druhy živočichů či rostlin, běžným způsobem od sebe nerozpoznatelné, lze snadno rozlišit podle sekvencí některých genů. V posledních několika letech je proto stále častější charakterizovat organismy i jakýmsi „genetickým čárovým kódem“, který umožní jejich následné určování. Právě při analýze těchto „čárových kódů“ u evropských perlooček rodu Daphnia se ukázalo, že nositelky trnových korun mohou být geneticky identické s neotrněnými formami, a to hned ve dvou odlišných druzích oddělených několika milióny let evoluce. Nápadné bylo rozdílné prostředí, v němž se obě formy vyskytovaly, zejména pak přítomnost či nepřítomnost listonohů. Laboratorní pokusy pak jednoznačně prokázaly, že právě přítomnost těchto dravců změnu vzhledu perlooček vyvolává, a že otrněné perloočky jsou loveny mladými jedinci listonohů v podstatně menší míře než perloočky neotrněné.
Příklad pozoruhodného jevu objeveného právě díky genetickým metodám lze nalézt ve studii publikované tento týden online v prestižním vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA týmem odborníků z pražské Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy (Dr. Adam Petrusek) a z univerzity v Mnichově (Dr. Christian Laforsch se studentem Andreasem Haasem), s přispěním dalších německých kolegů z univerzit ve Frankfurtu nad Mohanem (Dr. Klaus Schwenk) a Bochumi (prof. Ralph Tollrian). Genetické metody se staly běžnou součástí všech odvětví biologického výzkumu. Jak je z této studie zřejmé, použití molekulárních metod pro studium biodiverzity může přinést neočekávané poznatky o funkci dosud neprobádaných biologických struktur či vztazích mezi jednotlivými druhy.
Další informace lze získat přímo od autora studie:
Dr. Adam Petrusek
Katedra ekologie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze
e-mail: 
tel.: 602 656 937 (do 20. ledna 2009)
Studie bude publikována online v týdnu od 12. do 16. ledna 2009 na níže uvedené adrese (v tištěném čísle časopisu PNAS v následujících týdnech):
Petrusek, A., Tollrian, R., Schwenk, K., Haas, A., Laforsch, C.: A "crown of thorns", an exceptional inducible defense, protects Daphnia against an ancient predator.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0808075106
Náhledy možného obrazového doprovodu jsou k dispozici na následujících stranách. V tiskové kvalitě jsou ke stažení v následujícím souboru: http://www.natur.cuni.cz/ecology/download/crowns.zip
přilohy
Související články:
GIS v Botanické zahradě Út 15.5.2012
Prezentace botanického geoinformačního systému BOTANGIS, umožňujícího lokalizaci rostlin v terénu Botanické zahrady UP a rostlin Sbírkových skleníků Výstaviště Flóra. Součástí akce je komentovaná prohlídka Botanické zahrady. Akce se koná 23. květen 2012 ve Smetanových sadech.
Biologie | Avízo | Olomoucký kraj | Univerzita Palackého v Olomouci
Den fascinace rostlinami So 12.5.2012
Přiblížit veřejnosti svět rostlin a práci odborníků, kteří ho zkoumají – to je cílem mezinárodního Dne fascinace rostlinami, který proběhne 18. května 2012. K této iniciativě se přihlásily také české univerzity, výzkumné ústavy, botanické zahrady, neziskové organizace a firmy. Uspořádají proto od 14. do 27. května řadu populárně-vědeckých akcí.
Biologie | Avízo | Olomoucký kraj |
Česká republika má nové centrum excelence pro studium lesa Čt 3.5.2012
„Centrum excelence pro globální studium funkce a biodiverzity lesních ekosystémů“ zahájilo svoji činnost na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity a Biologickém centru AV ČR, v.v.i. Je spolufinancováno v rámci stejnojmenného projektu z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky. Centrum má ambici stát se mezinárodně významnou institucí pro výzkum ekologie lesů. Kolik druhů rostlin a živočichů žije v různých typech lesa a proč, jak lesy reagují na změny prostředí včetně změn klimatu, jak zachránit mizející druhy v našich i tropických lesích, to vše jsou otázky studované naším centrem, a to jak v lesích středoevropských, tak i tropických. Centru se podařilo dát dohromady silný výzkumný tým, jenž kombinuje ekology, botaniky a entomology z ČR i zahraničí (Švýcarska a Velké Británie) a zahrnuje rovněž 11 doktorských studentů. V tomto roce se zaměří zejména na dvě velká témata – ochranu ohrožených dřevokazných druhů hmyzu v českých lužních lesích a projekt dlouhodobého sledování změn v tropickém lese na Papui-Nové Guineji.
Biologie | Avízo | Jihočeská univerzita v Českých BudějovicíchPartneři
