Učení jako klíč k úspěchu parazitických sumečků
05. 05. 2022
Vědci z Ústavu biologie obratlovců AV ČR zjistili, že reprodukční parazité (zvaní také hnízdní parazité – jako třeba kukačka) se musí naučit, jak svého hostitele správně obelstít. Při prvních pokusech jsou tito parazité totiž až tragicky neúspěšní, a teprve trénink a nově nabyté zkušenosti z nich dělají mistry ve svém oboru. Vědci to potvrdili při sledování parazitických ryb v zajetí i v přirozeném prostředí – jezeře Tanganika v Africe. Výsledky publikoval prestižní časopis Nature Communications.
Parazité a hostitelé spolu interagují v rámci koevolučního závodu ve zbrojení. Koevoluce funguje na tzv. principu Červené královny, nazvaného na základě analogie z knihy Alenka v říši divů Lewise Carrolla. V jedné kapitole královna Alence vysvětluje: aby zůstala na místě, musí běžet, jak nejrychleji dovede. Přesně o takový závod se jedná i mezi hostitelem a jeho parazitem. Oba běží, co můžou, aby jim ten druhý neutekl, a oba vlastně zůstávají na stejné pozici.
„Že se hostitelé umí „učit“ bránit hnízdním parazitům během života a pokouší se jim takto „utéct“, jsme ukázali už dříve. Teď jsme zjistili, že také parazité se učí a „dohání“ hostitele, a popsali jsme, jak to dělají. Takže se tyto závody ve zbrojení odehrávají ve dvou rovinách – evoluční – na úrovni stovek a tisíců let – a individuální – během života každého jednotlivce,“ říká Martin Reichard, vedoucí výzkumné skupiny Evoluční ekologie ryb Ústavu biologie obratlovců AV ČR (ÚBO AV ČR).
Parazitující ryby
„Hnízdní parazitismus je typicky studován u ptáků, např. kukaček. My jsme si vybrali sumce peřovce, kteří jsou rybími ekvivalenty kukaček. Tito afričtí sumci parazitují ryby s velmi vyvinutou rodičovskou péčí, tzv. tlamovce. Samice tlamovců o svá mláďata pečují ve své ústní dutině, a právě toho parazitičtí peřovci využívají. Jakmile totiž samice tlamovce poprvé jikry do tlamky nasává, samice peřovce jí obratně podstrčí i své jikry. Tím se zbaví nákladné péče o vlastní potomstvo a může se věnovat další reprodukci. Kromě bezpečí pro vlastní jikry v tlamce hostitele se svým mláďatům takto postarala i o první svačinu, jelikož malí sumečci se líhnou dříve než potomci hostitele a začnou si hned pochutnávat na svých nevlastních sourozencích,“ dodává Martin Reichard.
„Kromě bezpečí pro vlastní jikry v tlamce hostitele se svým mláďatům takto postarala i o první svačinu, jelikož malí sumečci se líhnou dříve než potomci hostitele a začnou si hned pochutnávat na svých nevlastních sourozencích.“
„Proces učení je pak obzvláště důležitý pro správný moment, kdy do tření tlamovců vpadnout. První pokusy peřovce parazitovat svého hostitele bývají téměř vždy neúspěšné, snaží se o ně příliš brzy či příliš pozdě. Až několikaměsíční trénink plný pokusů a omylů začne peřovcům přinášet sladké plody odměny. Zkušení peřovci pak mívají několikanásobně vyšší úspěšnost při parazitaci než úplní začátečníci, u kterých se pohybuje okolo 25 %, “ vysvětluje Radim Blažek, spoluautor studie (ÚBO AV ČR).
Expedice u jezera Tanganika
„Kombinovat pokusy v zajetí a pozorování v přírodě je pro výzkum chování ideální. Ani jedna část by pro zodpovězení naších otázek sama nestačila.“
Pro výzkum vědci využili jak nově zrekonstruované chovy ryb na pracovišti v Brně, tak poznatky z přímých pozorování v přírodě. V polovině dubna se tým Martina Reicharda vrátil z měsíční expedice ze Zambie, kde se výzkumu parazitických peřovců věnoval přímo v jezeře Tanganika. Vědci se v něm potápěli, lovili a pozorovali peřovce přímo v přirozeném prostředí. „Kombinovat pokusy v zajetí a pozorování v přírodě je pro výzkum chování ideální,“ říká Holger Zimmermann (ÚBO AV ČR), hlavní autor studie.„Ani jedna část by pro zodpovězení naších otázek sama nestačila.“
„Výzkum a lov peřovců v hloubkách 15–25 m není snadný, ale takové náročné aktivity jsou přirozenou součástí zoologického výzkumu nejen v Africe,“ dodává Radim Blažek.
„Věřím, že náš výzkum přináší nový pohled na vznik tohoto zajímavého způsobu péče o potomstvo. Námi studovaný druh je možné také pozorovat v zajetí mnohem lépe než pravé kukačky, což nám umožňuje, abychom si pomocí pokusů kladli další otázky,“ uzavírá Martin Reichard.
Současný výzkum parazitických sumečků probíhá v rámci pětiletého projektu Martina Reicharda Význam koevoluce pro ekologickou speciaci, který uspěl v prestižní soutěži EXPRO Grantové agentury ČR a byl zahájen v roce 2021. Více o projektu zde.
Podcast: https://www.ivb.cz/podcast/druhy-dil-hnizdni-parazite-mezi-rybami/
Kontakt:
prof. RNDr. Martin Reichard, Ph.D.
Ústavu biologie obratlovců AV ČR
e-mail: reichard@ivb.cz
Open Access: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29417-y
Přečtěte si také
- Nový pohled do embryonálního vývoje a na protein CKD13
- Rizika reformy doktorského studia
- Dnes se schází Akademický sněm, nejvyšší orgán Akademie věd
- Candáti na Lipně bojují o přežití. Vědci budou kontrolovat jejich hnízda
- Vědci vyvinuli strategii, jak určit, zda bude nanoterapie účinná pro pacienta
- Na opravu dlažby kostela na Zelené hoře použili vědci unikátní technologii
- Architekt a fotografie. Josefa Schulze ukáže nová výstava ve Window Gallery
- Česko má novou zbraň proti nebezpečným virům a infekcím
- 60 let v atmosféře – Ústav fyziky atmosféry AV ČR slaví narozeniny
- (Ne)zájem žáků o učitelskou profesi: mezinárodní srovnání
Biologie a lékařské vědy
Vědecká pracoviště
- Biofyzikální ústav AV ČR
Biotechnologický ústav AV ČR
Fyziologický ústav AV ČR
Mikrobiologický ústav AV ČR
Ústav experimentální botaniky AV ČR
Ústav experimentální medicíny AV ČR
Ústav molekulární genetiky AV ČR
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
Cílem výzkumu je poznávání procesů v živých organismech, a to na úrovni molekul, buněk i organismů. Biofyzikální výzkum se zabývá studiem vztahu DNA – protein a vlivu faktorů životního prostředí na organismy. V oblasti molekulární genetiky a buněčné biologie jsou studovány zejména signální cesty pro spouštění reakcí a odezvy cílových genů na tyto signály; zvláštní pozornost je věnována studiu buněčných mechanismů imunitních odpovědí. Sledovány jsou rovněž genomy mikroorganismů a procesy směřující k moderním technologiím přípravy látek s definovanými biologickými účinky. V oblasti fyziologie a patofyziologie savců a člověka je výzkum zaměřen na kardiovaskulární fyziologii, neurovědy, fyziologii reprodukce a embryologii s cílem vytvořit teoretické základy preventivní medicíny. V oblasti experimentální botaniky se výzkum věnuje genetice, fyziologii a patofyziologii rostlin a moderní rostlinné biotechnologii. Sekce zahrnuje 8 vědeckých ústavů s přibližně 1930 zaměstnanci, z nichž je asi 690 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.