Bakterie jsou na Zemi všudypřítomné a výrazně ovlivňují život všech živočichů, včetně člověka. Zároveň jsou schopné někdy až neuvěřitelné adaptace na okolní prostředí a svého hostitele. Z tohoto důvodu je výzkum evoluce bakterií velmi důležitý pro pochopení toho, jaký účinek mohou mít bakterie na hostitelský organismus a jak se proti nim eventuálně bránit či je naopak lépe využít v léčbě. Vědcům z Přírodovědecké fakulty JU se nyní podařilo dosáhnout ve výzkumu evoluce bakterií významného objevu. Důkazem je fakt, že objev zveřejnil prestižní vědecký časopis Microbiome.
Práce vědců PřF JU se týká wolbachií, velmi hojných bakterií, které se často vyskytují v mikrobiomech bezobratlých živočichů a projevují se širokým spektrem životních stylů od parazitismu po mutualismus, tedy oboustranně výhodnou symbiózu.
Schopnosti wolbachií ovlivňovat organismus hostitele jsou přitom natolik fascinující, že se těmi bakteriemi zabývají v širokém měřítku vědecká pracoviště na celém světě.
Některé druhy wolbachií například dokáží ovlivnit rozmnožování svých hostitelů. A to tak, že samečci určitých druhů hmyzu, nakažení wolbachiemi, mohou mít potomstvo pouze se stejně nakaženými samičkami. A tyto bakterie umí i jinými způsoby manipulovat s reprodukčním potenciálem hostitele.
Některé wolbachie mají ale pro hostitelský organismus zásadně pozitivní význam, jsou to „mutualisté“, bez nichž se hostitel ve svém životě neobejde.
Vědci z Přírodovědecké fakulty JU se ve svém výzkumu zabývali skupinou wolbachií, označovanou písmenem F a mezi biology považovanou za biologicky obzvlášť zajímavou. A ačkoliv je tedy tato skupina už dlouho v hledáčku různých vědeckých pracovišť, podařilo se jihočeským vědcům objevit v této skupině pomocí sekvencí DNA a fluorescenčního zobrazení 5 dosud neobjevených kmenů wolbachií. A to v mikrobiomu čtyř druhů všenek. Pozoruhodný je však především fakt, že genomy těchto nově objevených wolbachií dosáhly různých evolučních stádií a představují dva pozoruhodně odlišné typy genomu symbionta.
Zatímco první tři z těchto genomů se podobají jiným známým členům skupiny F, další dva jsou zřejmě v evoluční přeměně dále a vykazují známky pokročilé deaktivace a odstraňování genů.
„Aby se v průběhu evoluce mohla stát wolbachie pro hostitelský organismus prospěšným symbiontem, postupně ztrácela některé geny, které se v tomto procesu ukázaly jako nepotřebné, případně by hostiteli mohly škodit. Genom se tak postupně zmenšoval,“ řekl portálu ScienceZoom vedoucí výzkumného týmu Václav Hypša.
Příkladem takového „evolučního zmenšování“ genomu byl zejména symbiont „wMeur1“, jeden z pěti nově objevených kmenů wolbachií, detekovaných jihočeskými vědci ve všenkách. „Genom kmene wMeur1 z mikrobiomu všenek představuje v současnosti nejmenší známý genom wolbachie a první příklad wolbachií, které dokončily proces zmenšení svého genomu směrem k co nejefektivnější symbióze s hostitelem,“ řekl Hypša.
O tom, že se tento konkrétní kmen wolbachie skupiny F postupně přizpůsoboval soužití s hostitelským organismem, svědčí mimo jiné fakt, že „wMeur1“ převzal od jiných bakterií z vnějšku geny, schopné produkovat pro všenky životně důležitý vitamín. „To poukazuje na to, že navzdory velkému množství a velké rozmanitosti známých kmenů wolbachie zůstává evoluční potenciál wolbachií nedostatečně prozkoumaný,“ píší autoři v závěru své zprávy.
Objev jihočeských vědců otevírá cestu k dalšímu výzkumu těchto bakterií, které jsou pro své evoluční schopnosti předmětem vědeckého zkoumání na celém světě. Poznání toho, jak tyto bakterie přesně fungují a přizpůsobují se organismům svých hostitelů nebo ho samy ovlivňují, totiž může vést například i pokroku v medicíně či biologii. V případě objevu týmu PřF JU je navíc důležité, že pět různých, nově objevených kmenů wolbachií skupiny F, se nachází v různých evolučních stádiích a je tedy je možné mezi sebou porovnávat a dokumentovat směr evolučního procesu. Význam práce jihočeských vědců podtrhuje právě fakt, že jejich studii zveřejnil prestižní časopis Microbiome.
Autor textu: Marek Kerles
