V našich zeměpisných šířkách si žijeme vcelku klidně. Až na občasné požehnání zakousnutým klíštětem vlastně ani nevíme, co jsou paraziti. Blíž k rovníku to už taková pohoda není. Mezi mnoha pozoruhodnými parazity, pro které jsme my sami životním prostředím, zaujímají významné místo hlístice – milá červovitá zvířátka, o kterých se už dnes ví, že jsou příbuzná členovcům. Například se stejně jako členovci během života svlékají.
Některé hlístice žijí tak, že poklidně lezou v hlíně, nicméně přes 150 miliónů lidí má právě teď to štěstí, že hostí některou z opravdu nepříjemných hlístic – filárií. Elefantiáza nebo říční slepota, způsobované právě filáriemi, nepěkné nemoci, jimiž u nás strašíme studenty tropické medicíny, jsou pro hodně lidí denním chlebem.
Před časem se ukázalo, že samy hlístice mají nájemníky. Žijí v nich wolbachie, pozoruhodné baktérie, kterým je vlastní sklon žít v nejrůznějších zvířatech. Bakterie původně do filárií vnikly násilím jako infekce. Během společného soužití postupně došlo k domluvě a bakterie s těmito hlísticemi uzavřely spojenectví. Stále je krásně poznat, že wolbachie jsou baktérie zalezlé do hlístic. Přesto je jejich vztah tak těsný, že když vybijete wolbachie antibiotiky, výrazně tím snížíte životaschopnost filárií a podstatně omezíte jejich schopnost dokončit v člověku vývojový cyklus.
Filárie jsou obecně velmi houževnaté. Hezky o tom vypovídá skutečnost, že už zhruba dvacet let nebyl proti filáriím objeven žádný nový lék. Vypadá to, že je to právě díky vzájemné koalici hlístic a bakterií. Proto se najednou stalo velmi žádoucím vědět toho co nejvíc i o příslušných wolbachiích – zde by totiž mohlo být slabé místo filárií. Do téhle situace vstoupil tým vedený B. Slatkem z New England Biolabs, Massachusetts a osekvenoval kompletní genom bakterie Wolbachia pipiens. Ta žije v hlístici Brugia malayi, což je filárie způsobující v tropické a subtropické Asii brugiózu.
K čemu došli? Genom téhle wolbachie je vcelku malý, obsahuje jenom kolem miliónu párů bází. Spoustu klíčových metabolických genů wolbachie zničily mutace. Není to vůbec nic divného, přesně stejný obrázek uvidíte vždy, když se podíváte na genomy organizmů žijících v dlouhodobém těsném soužití. Genomy mutují neustále. Pokud mutace náhodně odstřelí nějaký klíčový gen, její nositel vypadne ze hry. Wolbachia a filárie ale zjistili, že mají spoustu genů úplně stejných. Jejich soužití je doopravdy těsné, proto se tu a tam nějaký důležitý gen mohl wolbachii rozbít a přírodní výběr přesto takovou mutaci nevyřadil. Wolbachie prostě začala používat dotyčný gen filárie.
Podobných koalic známe celou řadu. Je pozoruhodné, že se v detailech velmi liší. Wolbachie filárií mají v podstatě netknutý translační aparát sloužící ke tvorbě proteinů podle genetické informace, stejně tak i aparát sloužící k opravám poškozené DNA. Také sami syntetizují nukleotidy, které podle všeho posílají i filáriím. Wolbachiím blízce příbuzné ricketsie, bakterie žijící v savcích, tohle nedovedou.
Wolbachie posílají filáriím i některé nezbytné koenzymy, které filárie nejsou s to vyrobit, například riboflavin (vitamín B2) nebo flavinadenindinukleotid (FAD). Umějí udělat i hemy, ze kterých možná filárie syntetizují hormony.
Na oplátku wolbachie dostávají aminokyseliny plus celou řadu vitamínů a dalších látek, které si samy neudělají. Je zřejmé, že díky dlouhodobému soužití vlastně filárie a wolbachie srostly v jeden koncern, který funguje jen jako celek.
Přesto je však krásně vidět, že to celé má počátek, kdy žily filárie a wolbachie každá zvlášť, a že současný stav je důsledkem evoluce. Evoluční historie z jejich soužití duní tak hlasitě, jak budou za 14 dní znít reprobedny soundsystémů letošního Czechteku. Představa „inteligentního“ designéra, jak tvoří filárie, v nich wolbachie a pak usilovně přemýšlí, které geny rozbít mutacemi, aby to celé vypadalo jako důsledek evoluce, je vskutku úsměvná. Koalice filárií a wolbachií je vlastně jedním z oněch slavných přechodných článků, které biologové podle náboženských kritiků notoricky nenacházejí, přičemž ve skutečnosti je jimi příroda doslova přecpaná. Stačí se jen rozhlédnout. Přesně tímhle způsobem, dlouhodobým soužitím, totiž vznikly mitochondrie a chloroplasty. Mitochondrie jsou původně α- proteobaktérie, tedy přímo sestřičky wolbachií. Ještě dnes mají elegantní kruhový bakteriální genom, jen o dost víc prostřílený mutacemi. A wolbachie ve filáriích dnes pěkně názorně ukazují, jak vypadaly mitochondrie nebo chloroplasty kdysi dávno, na začátku své evoluční cesty.
Pramen: PLoS Biology 3(4): e 148 (DOI: 10.1371/journal.pbio.0030148 ) a e121 (DOI: 10.1371/journal.pbio.0030121)