Přítomnost správného a zdravého střevního mikrobiomu v raném vývojovém období má pozitivní vliv na budoucí zdraví hostitele, od snížení pravděpodobnosti různých imunitních onemocnění až po infekce parazity. Proto je zjištění, že mikrobiom ptáčátek je poměrně stabilní, velmi důležité s ohledem na dlouhodobé působení střevního mikrobiomu na hostitele.

Ale jak ptáčátka sýkorek přicházejí ke složitým bakteriálním společenstvím? Seniorní autorka studie, Kateřina Sam z Akademie věd ČR a Jihočeské univerzity, vysvětluje: "Předchozí studie ukázaly, že ptáci se líhnou s téměř sterilním zažívacím traktem. Jakmile však jsou v hnízdě, jejich tělíčka se velmi rychle kolonizují bakteriemi. Asi po 8–10 dnech mají ptáčátka zažívací trakt kompletně osídlen mikrobiálním společenstvem a připraven na svou funkci. Chtěli jsme lépe pochopit, jak probíhá tato kolonizace. A protože pro pochopení věcí je často dobré je rozbít, rozhodli jsme se experimentovat s ovlivněním tohoto procesu."

Vědci z Akademie věd ČR a Kodaňské univerzity proto naplánovali experiment během hnízdního období, které obvykle probíhá ve střední Evropě od dubna do června, kdy se malé sýkorky líhnou a proces kolonizace jejich tělíček teprve začíná. “Tento proces kolonizace jsme se rozhodli rozbít dvěma metodami ovlivňujícími bakteriální společenstva: antibiotiky a probiotiky,” říká David Diez-Mendéz, první autor a postdok z Akademie věd ČR. V každém experimentálním hnízdě vědci opakovaně podávali antibiotika dvěma ptáčátkům probiotika dalším dvěma po dobu téměř dvou týdnů (tj. od narození po odlétnutí z hnízda), zatímco poslední dvě ptáčátka sloužila jako kontrola.

Narušení procesu kolonizace střeva by mohlo ovlivnit vstřebávání živin a omezit růst. Vědci proto pravidelně vážili ptáčátka a odebírali vzorky střevního mikrobiomu z kloaky (tzv. kloakálními stěry). Zjistili, že kolonizace střeva byla dostatečně odolná vůči narušování, které se pokoušeli provést, a hlavním zdrojem obnovujícího se bakteriálního společenstva střeva ptáčků bylo bakteriální společenstvo v samotném hnízdě, následované vertikálním přenosem od samic spolu s přinášenou potravou. Podivuhodně málo bakterií pocházelo od samců, kteří se při krmení samiček pravidelně střídají. Tyto zajímavé výsledky byly nedávno publikovány ve vědeckém časopise Molecular Ecology.

Vědci očekávali, že antibiotika a probiotika budou mít silný vliv na testovaná ptáčátka, protože antibiotika obecně zastavují růst určitých bakterií a probiotika naopak podporují prospěšné bakterie. Překvapivé výsledky ale ukázaly, že tato léčba neměla měřitelný účinek na růst ani vývoj ptáčátek ani na jejich bakteriální společenstva. Spoluautor studie, Kasun H. Bodawatta z University of Copenhagen, uvádí: "Velmi nás překvapilo, že naše "léčba" neměla na volně žijící sýkorky žádný vliv, přestože se chovná drůbež léčí těmito antibiotiky po desetiletí pro zajištění chovů a prevenci rozvoje patogenních bakterií v zemědělských chovech."

Výzkumný tým také zjistil, že mikrobiální společenstva střeva jsou hlavně ovlivněna prostředím hnízda, z nějž se pravděpodobně neustále přenáší na ptáčátka, a potlačují tak účinek antibiotik a probiotik. Střevní mikrobiomy sourozenců byly si podobnější než mikrobiomy nepříbuzných sousedů. David Diez-Méndez vysvětluje: "Podobnost střevního a hnízdního mikrobiomu je důležitá, protože mikrobiální společenství v hnízdě závisí na materiálu hnízda vybraném samicemi, což má nepřímý mateřský vliv na střevní mikrobiom ptáčátek."

Tato studie se snažila vysvětlit rozdíly mezi dvěma ptačími druhy a také příčiny podobnosti či rozdílnosti střevních mikrobiomů u ptáčátek a jejich matek a otců. Kateřina Sam zdůrazňuje, že i když nyní víme, že střevní mikrobiom ptáčátek sýkorek pochází především z hnízda a je ovlivněn zejména matkou, ale jen do určité míry otcem, tyto zdroje mikrobiálních společenstev stále vysvětlují pouze část procesu, zatímco zdroj zbytku bakterií zůstává neznámý.

Odkaz na původní článek: Diez‐Méndez, D., Bodawatta, K. H., Freiberga, I., Klečková, I., Jønsson, K. A., Poulsen, M., & Sam, K. (2023). Indirect maternal effects via nest microbiome composition drive gut colonization in altricial chicks. Molecular Ecology. https://doi.org/10.1111/mec.16959

Klíštěcí sliny obsahují stovky proteinů, které narušují a modulují hostitelskou imunitní odpověď a díky tomu klíšťata mohou nepozorovaně sát krev po dobu několika dnů. Jedním z těchto proteinů je i protizánětlivý Iripin-1, který popsal tým výzkumníků z KME ve spolupráci s vědci z Parazitologického ústavu a NIH v nově vydané publikaci. Publikaci si můžete přečíst kliknutím na tento odkaz.

Mezinárodní tým s jihočeskými vědci z Biologického centra AV ČR, Centra Algatech Mikrobiologického ústavu AV ČR a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích potvrdil výskyt další silně toxické látky ve sladkovodních sinicích v USA. Právě u těchto sinic vědci před dvěma lety objevili nové neurotoxiny, které způsobovaly záhadná úmrtí orlů bělohlavých. Nynější objev, který byl dnes publikován v prestižním časopise PNAS, přináší důležité poznatky nejen pro ochranu přírody, ale také pro medicínu. Nově probádané toxiny se totiž díky svému silnému účinku na dělení buněk mohou v budoucnu stát vhodnými adepty pro tvorbu léků proti rakovinnému bujení.  

Jedná se o sloučeniny z rodiny dolastatinů, které byly dosud známé jen z mořských sinic. Tyto látky fascinují vědce a lékaře po celém světě již od osmdesátých let minulého století a pozoruhodná je již historie jejich objevu. Původně byly tyto sloučeniny izolovány z vodního plže zvaného mořský zajíc (Dolabella auricularia), až následně bylo zjištěno, že jejich původci jsou ve skutečnosti mořské sinice, které tvoří převážnou část jeho potravy. Navazující biomedicínský výzkum trvající bezmála 30 let nakonec vedl k uvedení syntetických variant těchto látek na trh jakožto léků proti určitým typům leukémií.

Až doposud však neexistovaly informace, jak vlastně dolastatiny v přírodě vznikají. O to se postarali jihočeští vědci s kolegy z Univerzity v německém Halle, kteří jednak nově potvrdili výskyt těchto látek ve sladkovodních sinicích v amerických nádržích a také rozluštili mechanismus jejich vzniku. „Poprvé se podařilo vypěstovat v laboratoři kmen sinice produkující tyto látky a přečíst jeho celý genom. To nám umožnilo studovat způsob, jakým dolastatiny v přírodě vznikají,“ říká Jan Mareš z Biologického centra AV ČR. „Izolované látky velmi silně poškozují buňky a jejich struktura zároveň obsahuje nové prvky. Společně se znalostí jejich biosyntetické dráhy to v budoucnu otevírá dveře k tvorbě nových variant pro farmakologický výzkum, například pro léčbu nádorových onemocnění,“ dodává Pavel Hrouzek z Centra Algatech Mikrobiologického ústavu.

Sinice jsou fotosyntetické bakterie, známé svou produkcí řady látek s širokou škálou účinků na zdraví okolních organismů včetně člověka. Dosud byly nejvíce zkoumány jejich toxiny postihující játra či nervový systém. Řada sinicových látek, mezi nimiž jsou právě dolastatiny, působí také na buněčné úrovni, např. zastavením buněčného dělení s následným vlivem na reprodukci.

Zajímavým faktem je i to, že sinice, kterou podrobil zkoumání mezinárodní tým s jihočeskými vědci, je nechvalně proslulá jako producent neurotoxinu zodpovědného za úhyny orlů bělohlavých a dalších ptáků na amerických vodních nádržích. „Přítomnost dvou různých silně toxických látek v jediném druhu sinice, navíc žijící ve sladkovodních nádržích, je určitě důvodem k pečlivému sledování jejich výskytu,“ navrhuje Jan Mareš. Není vyloučeno, že společné působení těchto dvou látek hraje roli v negativních dopadech na populace volně žijících zvířat v místech, kde se sinice vyskytují. Laboratorní experimenty totiž prokázaly, že nové varianty dolastatinů mají negativní účinek na reprodukci modelových bezobratlých organismů.

Výsledky této studie jsou zásadní pro pochopení syntézy dolastatinů v přírodě a poskytly informace nezbytné pro jejich další výzkum jak v medicíně, tak v ochraně přírody. Studie bude dnes odpoledne (v americké časové zóně EST) publikována online v prestižním americkém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. Objev editory časopisu zaujal natolik, že v tištěné verzi vyjde mikroskopický snímek sinice Aetokthonosna titulní stránce.

Kontakt:

RNDr. Jan Mareš, Ph.D.,vedoucí týmu, Hydrobiologický ústav Biologického centra AV ČR, tel. 605 753 058, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

RNDr. Pavel Hrouzek, Ph.D., vedoucí týmu, Centrum Algatech, Mikrobiologický ústav AV ČR, tel. 737 452 883, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Mgr. Daniela Procházková, PR manažerka, Biologické centrum AV ČR, tel. 778 468 552, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Markéta Stefanová,PR manažerka, Mikrobiologický ústav AV ČR – Centrum Algatech Třeboň, tel. 778 719 610, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.  

Publikace:Schwark M., Martínez Yerena J.A., Röhrborn K., Hrouzek P., Divoká P., Štenclová L., Delawská K., Enke H., Vorreiter C., Wiley F., Sippl W., Sobotka R., Saha S., Wilde S.B., Mareš J., Niedermeyer T.H.J. (2023) More than just an Eagle Killer: The freshwater cyanobacterium Aetokthonos hydrillicola produces highly toxic dolastatin derivatives. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA

Tým z Laboratoře archeobotaniky a paleoekologie PřF JU a Fakulty životního prostředí ČZU Praha, Geologického ústavu AVČR Praha, Katedry archeologie Univerzity Hradec Králové a Technické univerzity v polských Gliwicích publikoval pod grantovým vedením Jaromíra Beneše a s hlavní spoluautorkou Sahar Poledník Mohammadi z ČZU klíčovou studii o jednom z nejdéle existujícím a skvěle dochovaném polním systému ve střední Evropě. Ten se nachází na úpatí Krkonoš nedaleko Trutnova a existuje zde podle autorů studie již minimálně 800 let. Pomocí různých exaktních metod, zahrnujících především archeobotaniku, půdní chemii, mikromorfologii půdy a tři různé datovací technologie, stanovili autoři studie vývoj a funkci mezních pásů rozsáhlého systému plužiny zaniklé vesnice Debrné. Jako zásadní se ukázaly metody archeobotaniky, pomocí které získali výzkumníci fragmentární rostlinný materiál z pohřbené středověké půdy. Jednalo se o zuhelnatělá semena jednoletých rostlin, které byly využity k radiokarbonovému datování. Tato kombinace metod je unikátní i ve světovém měřítku. V kombinaci s technikou opticky stimulované luminiscence, nevyžadující organický uhlík, stanovili badatelé vznik polního systému v Debrném někdy do počátku 12. století.

K přesnému datování přidal tým i podrobnou mikromorfologickou analýzu půdního profilu terasovitých mezí. Ty tvoří ve středověku uměle vybudovaných hranic bývalých polí, které dnes slouží již jen jako pastvina. Ve sledu půdních vrstev se podařilo vymezit hranice řady vrstev, ale především pohřbené středověké půdy, jejích vlastnosti výzkumný tým podrobně popsal. Publikovaný výzkum opět prokázal, že vybudování polního systému byla ve středověku náročná a rozsáhlá „investiční“ akce, která zásadně proměnila tehdejší krajinu. Česko-polský tým, jehož jádro je z Jihočeské univerzity, tak přispěl k poznání stáří, funkce a původního vegetačního krytu této nejrozsáhlejší středoevropské historické krajinné struktury, pozorovatelné dokonce i z vesmíru. Studie vyšla v předním mezinárodním časopise Geoarchaeology.

Poledník Mohammadi, S., Šitnerová, I., Lisá, L., Bumerl, J., Komárková, V., Fanta, V., Majerovičová, T., Marko, J., Moska, P., & Beneš, J. (2024). The medieval croft plužina field system in a mountain region of central Europe: The interdisciplinary record of the earthen field boundaries in Debrné, Czechia. Geoarchaeology, 1–22. https://doi.org/10.1002/gea.21998

Kontakt: doc. PhDr. Jaromír Beneš, Ph.D. (benes at prf.jcu.cz)

Obrázky:

1: Debrné na císařských otiscích stabilního katastru z roku 1841 s vyznačením terénních sond. Zdroj: Český úřad zeměměřický, mapovací a katastrální a Geoarchaeology (Wiley)

2: Archeologické sondy S1 a S2 přinesly komplexní vědecká data. Foto J. Bumerl a Geoarchaeology (Wiley)

3: Archeologové Jiří Bumerl a Ivana Šitnerová ověřují vrtem geologické prostředí. Foto J. Beneš

4: Ivana Šitnerová odebírá půdní vzorky. Foto J. Beneš