Jedové závody ve zbrojení: Jak probíhá toxická válka v říši zvířat

Ideální toxin nesmí ublížit svému majiteli a zároveň by měl páchat co největší škody těm, proti nimž je namířen. Někdy jsou jedy součástí arzenálu lovců, a pak jsou cíleny na jejich kořist. Z tohoto důvodu jsou jimi vybaveni hadi, plži homolice, pavouci nebo štíři. Jindy má toxin za úkol chránit majitele před cizími ataky a k tomu slouží nejen rostlinám, ale také žábám, mravencům nebo včelám.

Smrtící vynálezy evoluce

Evoluce jedů patří k nejúžasnějším dílům přírody. Geny, které měly původně zcela mírumilovný účel, se pozměnily tak, že vyrábějí smrtící koktejl. Například australští hadi taipani (Oxyuranus) využili jako jednu komponentu svého jedu bílkovinu, která je chrání před vykrvácením. Látka označovaná jako faktor X vyvolává srážení krve a tvorbu strupu, kterým se uzavřou poškozené cévy. Had si ovšem gen inovoval a v jedové žláze podle něj vyrábí bílkovinu, která je neskonale účinnější a mnohonásobně stabilnější než původní faktor X. V těle oběti tato složka taipaního jedu okamžitě vyvolá vznik velkých krevních sraženin, které vyřadí z činnosti krevní oběh.

TIP: Jedovatí chřestýši aneb Překrásné i nebezpečné symboly Ameriky

Zároveň se zajištěním výroby toxinu ovšem musí jeho producent zařídit, aby se sám neotrávil. K tomu je třeba pozměnit další geny. Například jed kobry se ve svalu obětí váže na zvláštní molekuly v místě, kde se spojují nervová vlákna se svalovou buňkou. Sval pak neposlouchá nervové vzruchy a oběť ochrne. Kobře se to však po uštknutí jinou kobrou nestane. Její molekuly zajišťující reakci svalu na nervový vzruch mají zvláštní cukerný „přívěšek“, který slouží jako deštník. Ve svalu kobry je vazebná molekula přikryta „cukrovým deštníkem“ a toxin se k ní nedostane.

Podobnými adaptacemi genů může odolnost proti jedu získat i hadí kořist. Nositelé pozměněných genů získají výhodu, protože se tak snadno nestanou obětí hadího útoku a hadi v té chvíli tahají za kratší provaz. Zpět do sedla se mohou dostat jen další změnou genu pro toxiny. V případě, že se jim to povede, je opět na tahu evoluce potenciální kořisti. Geny pro toxiny jedovatých hadů se vyvíjejí extrémně rychle a z toho vědci usuzují, že mezi hady a jejich kořistí takové evoluční „závody ve zbrojení“ zuří už velmi dlouho.

Jedovatý útočník obětí

Geny, které kódují toxiny chřestýšů (Crotalus), se vyvíjejí přímo zběsilým tempem. Zarážející je, že v dědičné informaci chřestýších obětí nepozorujeme obdobně hektickou změnu genů pro bílkoviny, na které hadí toxiny působí. Američtí vědci Sharon Jansová a Robert Voss zcela nedávno zjistili, že evoluci toxinů chřestýšů nepohání potřeba stále účinnějších útoků na kořist. Naopak, rozdmychává ji naléhavá potřeba obrany.

Už počátkem 19. století si španělský přírodovědec Félix de Azara povšiml, že vačice tlustoocasá (Lutreolina crassicaudata) celkem úspěšně loví chřestýše. Přitom si nedává nijak zvlášť pozor a had ji čas od času uštkne. Pro většinu stejně velkých zvířat by dávka chřestýšího jedu znamenala jistou smrt, ale vačice je vůči němu imunní. Podobnou odolnost proti uštknutí chřestýšem odhalili vědci i u vačic rodu Didelphis, např. u vačice bělobřiché (Didelphis albiventris) nebo vačice viržinské (Didelphis virginiana). Na druhé straně vačice rodu Metachirus (např. vačice hnědavá, Metachirus nudicaudatus), si s chřestýši zahrávat nemohou, protože jsou k jejich jedu vnímavé stejně jako většina savců.

Jed chřestýšů má celou řadu účinných látek. Je mezi nimi i molekula vyvolávající těžké vnitřní krvácení, která se v těle oběti váže na molekulu tzv. Willebrandova faktoru zodpovědného za srážení krve. Gen pro tuto složku jedu se u chřestýšů vyvíjí překotně, ale stejně rychle se proměňuje u vačic imunních vůči chřestýšímu uštknutí. Hadi a savci byli v tomto případě přistiženi u závodů ve zbrojení, kde jsou jejich úlohy postaveny na hlavu. Chřestýš tady nevystupuje jako lovec, ale v roli kořisti.

Zákazníci v půjčovně jedů

Zdaleka ne všichni jedovatí tvorové jsou odkázání na výrobu vlastního jedu. Existuje bezpočet případů, kdy živočichové jedy kradou a využívají je k vlastní obraně. Rostliny klejichy (Asclepias) produkují silné toxiny, jimiž se chrání proti housenkám motýlů a dalším hmyzím škůdcům. Housenky motýla danaa stěhovavého (Danaus plexippus) jsou ale vůči tomuto toxinu odolné a na listech klejichy se bez obav pasou. Plyne jim z toho velká výhoda. Jedy se housenkám hromadí v těle a činí je pro jejich přirozené nepřátele nepoživatelnými. Dospělý motýl se sice listy klejichy neživí, ale v jeho těle přetrvává jed, který pozřela housenka. Samička danaa jej pak ukládá do vajíček, která jsou tak rovněž chráněna chemickým arzenálem vypůjčeným od klejichy.

Vypůjčování jedů je hojně rozšířené. Chobotnice kroužkovaná (Hapalochlaena lunulata) nebo ryba čtverzubec rudoploutvý známý též jako fugu (Takifugu rubripes) hostí v těle symbiotickou bakterii a ta pro ně vyrábí jeden z nejprudších přírodních jedů – tetrodotoxin.

U savců jsme donedávna znali jediný příklad „jedové výpůjčky“. Ježek evropský (Erinaceus europaeus) si rád pochutná na ropuchách. Nevadí mu ani jejich kůže s jedovými žlázami a dokonce si o ni otírá bodliny na bocích, které se tak mění na „otrávené šípy“. Nedávno přistihli vědci při podobném obranném triku východoafrického hlodavce chlupáče dlouhosrstého (Lophiomys imhausi).

Hlodavec se šípovým jedem

Chlupáč dlouhosrstý (Lophiomys imhausi) dorůstá i s ocasem délky kolem padesáti centimetrů. Jméno dostal podle pruhu dlouhých chlupů, který se mu táhne od hlavy, přes hřeb až k ocasu. Boky kryje chlupáčům podstatně kratší srst uspořádaná do bílých a černých pásů. Kontrastní pruhování slouží jako výstraha všem, kdo by chtěli na tohoto hlodavce zaútočit. Chlupáč, který se ocitl v úzkých, neprchá ani se neschovává. Vyklene hřbet a nastaví útočníkovi pruhované boky. Je to jeho poslední varování. Pokud nepřítel výstrahy nedbá, riskuje smrt. Sevření čelistí kolem chlupáčova těla obvykle netrvá dlouho. Šelma kořist rychle pustí, ryje čumákem v zemi a není neobvyklé, že po útoku na chlupáče zemře. Příčinou bývá zástava srdce.

Vědcům bylo jasné, že se hlodavec brání nějakým prudkým jedem. Dlouho ale nemohli zjistit, o jaký toxin se jedná a jakým důmyslným trikem si jej chlupáč opatřuje. Záhadu nyní rozluštil biolog Fritz Vollrath z University of Oxford, který přišel na to, že si hlodavec půjčuje jed od afrického stromu Acokanthera schimperi.

Chlupáč žvýká kůru stromu a její drť promísenou se slinami nanáší na krátkou černobíle pruhovanou srst na bocích. Kůra obsahuje velké množství ouabainu, alkaloidu, který nadměrně stimuluje srdeční svalovinu. Působí podobně jako hlavní složky mnohem známějšího kurare. Není proto divu, že afričtí domorodci namáčeli do vývaru z kůry stromu Acokanthera schimperi hroty šípů, jimiž lovili slony a další velká zvířata.

Chlupy vyrůstající chlupáčovi na bocích mají zvláštní vnitřní strukturu. Na povrchu je obepíná pevný „obal“, uvnitř jsou porézní. Díky tomu nasávají sliny s jedem jako houba a toxin se z chlupů jen tak nesetře. Když se šelma zakousne chlupáčovi do boku, vytlačí si jed z chlupů přímo do tlamy.

Srst napuštěná rostlinným toxinem však nepředstavuje zdaleka jedinou chlupáčovu adaptaci na útoky šelem. Hlodavec musí zároveň přestát kousnutí, a proto jej chrání extrémně silná kůže. Také kosti a lebku má mohutné a pevné, takže mu stisk čelistí neublíží. Evoluční samozřejmostí je vysoká odolnost chlupáče k ouabainu. I když si nacpe jedovatou kůrou tlamu, nikdy se neotráví.

Jílová „dieta“ proti jedům

Stromy se brání zničení plodů s nevyvinutými semeny tak, že do dužniny ukládají látky schopné ublížit nezvaným hodovníkům. Ve zralých plodech jsou pak semena připravena na to, že bez úhony projdou útrobami konzumenta a po opuštění jeho těla vzklíčí. Zralé plody už rostlina nepotřebuje chránit a nebezpečných látek v dužnině se zbavuje. Potenciální roznašeče semen zve strom k hodům na plodech lákavou barvou, vůní i chutí.

Amazonští papoušci hodují na nezralém ovoci, kterému se jiní pralesní tvorové vyhýbají. Než ale vyrazí za potravou, slétají se ve velkých počtech na břehu řek, kde polykají jemný jíl. Na ten se později navážou škodlivé látky z potravy. Papoušci se chrání podobně jako my, když při trávících obtížích užíváme tablety s jemnými jílovými částicemi, které navážou na svůj povrch škodlivé látky z obsahu našich útrob.

Pakobra versus ropucha obrovská

Netradiční ale velmi účinný obranný mechanismus proti následkům konzumace jedovaté kořisti se vyvinul u australského hada pakobry červenobřiché (Pseudechis porphyriacus). Pakobry loví žáby a na svou slabost pro tyto obojživelníky těžce doplácejí. Do Austrálie byla v roce 1935 zavlečena ropucha obrovská (Bufo marinus), jež se chrání před predátory vysoce účinnými toxiny bufadienolidy. Když pakobra spořádá velký exemplář ropuchy obrovské, dostane se jí do těla tolik jedu, že ji to zahubí. Ropuchy obrovské se v Austrálii přemnožily a pro některé zvířecí lovce žab představují opravdovou hrozbu. Pakobry se však přizpůsobily.

Vědci zjistili, že od poloviny 20. století se pakobrám nestále prodlužuje tělo a zároveň je u každé generace patrné určité zmenšení hlavy. Takovým pakobrám patří budoucnost. S menší hlavou dokážou hadi pozřít jen menší ropuchy. Méně rozměrné žabí tělo v sobě skrývá méně bufadienolidů, a protože jsou hadi stále delší, ředí se menší porce žabího jedu ve větším organismu. Riziko úmrtí pakober na otravu bufadienolidy z ulovených ropuch obrovských tak významně pokleslo.