V severních oblastech Brazílie i v sousední Francouzské Guyaně žijí termiti druhu Neocapritermes taracua, kteří se díky českým vědcům z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR a brněnského Středoevropského technologického institutu CEITEC stali ze dne na den doslova světoznámými. Dnešní vydání vědeckého časopisu Science přináší článek Explosive Backpacks in Old Termite Workers (Výbušné "batůžky" starých termitích dělníků) o zajímavé obranné strategii těchto termitů. I když zdánlivě je od termitů k mravencům jen malý evoluční krůček, ve skutečnosti ti první patří do řádu švábi (Blattodea) a ti druzí spolu s například vosami, včelami, lumčíky... do řádu blanokřídlí (Hymenoptera).
Každý za všechny
Jenže stejně jako mravenci nebo včely, termiti jsou eusociálními tvory, kteří "zapomněli" na individualitu. Důležitější než „já“ je v jejich světě „my“, přesněji „naše kolonie“. Není to důsledek jakési formy vědomí vyšších morálních principů, jejich obětavost souvisí s tím, že všichni členové dané kolonie jsou sourozenci. A tak každý jednotlivec chrání celek jako sebe sama. U tak drobných a samostatného života neschopných, ale početných tvorečků do slova a do písmena platí: V jednotě je síla.
Jsme malí, ne však bezbranní
Termiti mají dost nepřátel nejen mezi většími živočichy, ale i přibližně stejně velkými mravenci, i proto v průběhu jejich evoluce došlo k dělbě povinností a k specializaci – pár královský má v povinnostech zachování a rozšiřování svého genomu (ne zachování druhu, jak se kdysi učilo - to je pak sekundární efekt úspěšnosti sobeckých genů). Ale jen část jejich potomků získá právo se množit, zbytek tvoří sterilní obětavou a neúnavnou "dělnickou třídu". Ochranu království zajišťují až na zřídkavé výjimky také se nereprodukující vojáci - velcí jedinci s mohutnými hlavami a silnými kusadly. To ale neznamená, že k případnému ohrožení zůstávají malí dělníci zcela neteční, i když jejich těla jsou specializována na jiné úkoly. Mnohé druhy termitů kromě kousanců používají i různé chemické zbraně, například pokálení protivníka někdy i s částí vnitřností. U druhu N. taracua se ale vyvinul sofistikovanější sebedestruktivní způsob obrany. Kromě armády do útoku nastupují i stárnoucí dělníci, kteří do boje s nepřáteli vyrážejí jako sebevražední atentátníci. Slabá, navíc věkem otupená kusadla moc účinná nejsou, jejich tělo je ale chemickou náloží. Než termití senior za svoji kolonii položí život, „exploduje“, přičemž uvolní lepkavou jedovatou tekutinu.
Nebezpečná chemická reakce
Čeští vědci, kteří ve spolupráci s Thomasem Bourguignonem z Katedry biologie a ekologie belgické Université libre de Bruxelles již po několik let svůj zájem zaměřují na termity, zjistili, že jak dělník druhu N. taracua stárne, v kapsách na rozhraní hrudi a zadečku se mu začne ukládat obranná sekrece ve formě "modrých krystalů" tvořených zatím blíže neidentifikovaným metaloproteinem obsahujícím měď. S věkem se krystaly zvětšují a zároveň se v okolí labiálních žláz hromadí odškrcené části sekrečních buněk pravděpodobně vyplněné druhou složkou obranné chemikálie. Když bojující termit "vybouchne", v kapce vytlačené hemolymfy se modré krystaly rozpustí, reagují s látkami produkovanými labiálními žlázami a vzniklá lepkavá a jedovatá tekutina.
Následující video dokumentuje obrannou strategii napadeného termita N. taracua. Do vylučované tekutiny se dostává i obsah volete vytvářející v kapkách tmavé skvrny. (Kredit: J. Šobotník et al., Science 2012):
„Je to dvousložkový chemický proces, co podmiňuje mimořádnou toxicitu tohoto druhu,“ řekl pro Nature News Robert Hanus z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Vědci tento svůj předpoklad prověřili sérií pokusů, při nichž přinutili dělníky N. taracua "vybuchnout" a uvolněným sekretem potírali jedince jiného termitího druhu (Labiotermes labralis, který je přirozeným konkurentem N. taracua). Takto otestovali modrou tekutinu starších dělníků, bílou jejich mladších soukmenovců i sekret seniorů, kterým před "explozí" odstranili modré krystaly nebo obrannou tekutinu juniorů, v níž naopak modré krystaly rozpustili. Výsledky potvrdily, že nejúčinnějšími zbraněmi disponují termití kmeti - ze 40ti testovaných jedinců druhu L. labralis 26 uhynulo, 11 bylo paralyzovaných a jen tři to nějak zvládli bez větší újmy. Vysokou toxicitu získá i obranná tekutina bílých mladých jedinců, když jsou do ní modré krystaly přidány (18 mrtvých, 5 paralyzovaných, 17 bez následků). Čistá tekutina bez rozpuštěných modrých krystalů pro jedince konkurenčního druhu už tak nebezpečná nebyla, i když pocházela od seniorů s odstraněnými krystaly (blíže viz doplňkové informace tabulka S1).
Autoři studie dokládají, že účinnost popsaného druhu chemické zbraně se s věkem jedince zvyšuje stejně jako jeho ochota k sebeobětování. (viz obrázek S2 v doplňkových informacích). Pro přežití útočníky ohrožené kolonie je tato obranná strategie efektivnější, než kdyby v předních liniích přicházela o mladší dělníky s ještě ostrými kusadly potřebnými pro práci.
I když je to zajímavá evoluční adaptace, není v přírodě zcela výjimečná. Jistě si vzpomenete na brouky prskavce, například na prskavce menšího. České i latinské jméno Brachinus explodens napovídají, že se napadený brání stříkáním tekutiny. V jeho případě ale exotermická reakce mezi slučujícími se komponentami (hydrochinon a koncentrovaný peroxid vodíku) produkuje doslova vřící kapalinu, jež prudce prská s frekvencí 500 výstřiků za sekundu z konce hmyzího zadečku namířeného na cíl.
Video z dílny BBC dokumentuje účinnost chemické obrany prskavců:
Poznámka:
Původní text byl pozměněn podle připomínek prvního autora odborného článku, Jana Šobotníka, Ph.D., z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Děkuji mu za jeho ochotu. Autorka.
Zdroje: Science, Nature News