Mnohobuněčné bakterie a maliny s kompasem

Ve starším článku Parazit, tvor společenský jsme psali o hlenkách, což jsou měňavkovití prvoci, kteří se za jistých okolností dokáží shlukovat a tvořit mnohobuněčné útvary. Čtenář Jéňa Kočí se v diskuzi pod článkem zmínil o jednom podobném biologickém fenoménu: “Autora by mohla zajímat až neuvěřitelně hlenkám podobná biologie "sociální bakterie" Myxococcus xanthus, která se taky sdružuje do "slimáčků" a dokáže tvořit plodnice. Neuškodí připomenout, že Myxococcus je s hlenkami příbuzný zhruba stejně, jako jsme my lidé příbuzní s našimi střevními bakteriemi E. coli;)”. Má samozřejmě pravdu a my za jeho reakci velice děkujeme! Je nám inspirací a záminkou rozepsat se o společenském chování bakterií šířeji.

Myxococcus patří do velké skupiny bakterií zvaných myxobakterie (“myxo-” znamená něco jako sliz), z nichž mnohé druhy jsou schopné koordinovat chování jednotlivých buněk ve prospěch celé komunity. Samostatné bakterie nejsou zdánlivě ničím výjimečné. Žijí nejčastěji v půdě, kde se pomalu sunou po podkladu a vyhledávají rozkládající se organickou hmotu. Když se jich ale ocitne více pohromadě, začnou dít divy!

V houfu jsou myxobakterie schopné mnohem efektivnějšího pohybu než o samotě. Jednotlivé buňky se totiž odrážejí od svých sousedů a celý proces je koordinován tak, že přispívá k posouvání celé skupiny. Mění se i jejich stravovací návyky - z mírumilovných rozkladačů zbytků se stávají obávaní lovci. Hejno myxobakterií se jako vlčí smečka vrhá na svou oběť, typicky jinou bakterii, obklopí ji a hromadně na ni vypustí trávicí enzymy. Pak už nezbývá než čekat, až se bezbranná potrava rozpustí na výživnou kaši, o kterou se jednotlivé buňky podělí. Takové dravé chování je mezi bakteriemi velkou výjimkou a posouvá myxobakterie na samý vrchol mikroskopické potravní pyramidy. Je-li zle a zdroje potravy docházejí, myxobakterie se vytasí se svým nejpůsobivějším mnohobuněčným trikem. Některé buňky z houfu se přemění na tzv. spory - velice odolná spící stádia připravená na dlouhé čekání v nepříznivých podmínkách, případně cestování na velké vzdálenosti s pomocí větru nebo vody. Většina buněk (někdy i více než 90 %) se ale dobrovolně rozhodne nic takového neudělat. Místo toho se zformují do podoby stopky, která vynese shluk spor do výšky, čímž zvětší jejich šance na roznesení na jiná stanoviště.

Ještě podivuhodnější příklad spolupráce bakteriálních buněk najdeme u tzv. mnohobuněčných magnetotaktických prokaryot (MMP). Pojďme si tento krkolomný název rozebrat pěkně popořadě, odzadu. „Prokaryota“ znamená skoro to samé jako bakterie (ne úplně – slyšeli jste už o archeích? – to ale pro naše téma není důležité). „Magnetotaktický“ je takový tvor, který se dokáže orientovat podle magnetického pole. Umí to třeba tažní ptáci. Mezi bakteriemi je to jev relativně častý. Takové magnetotaktické bakterie mívají ve svých buňkách řetízky zmagnetizovaných krystalků, které fungují stejně jako střelka kompasu – ukazují severojižním směrem. A protože jsou v buňce umístěné napevno, je stejně orientovaná i celá bakterie. 

No a konečně „mnohobuněčný“ – v tomto případě to znamená opravdu hodně! Buňky MMP nikdy nefungují samostatně; dokonce ani nemohou, protože po oddělení od svých druhů okamžitě hynou. Vždy je najdeme tvořit kulaté kolonie čítající několik desítek buněk uspořádaných do jedné vrstvy kolem středové dutinky. Připomínají tedy jakési mikroskopické maliny. Každá buňka má na vnějším povrchu množství bičíků, pomocí kterých se celá kolonie pohybuje. Když se chce kolonie rozmnožit, nerozpadá se na jednotlivé buňky, ale nejdříve je nechá všechny najednou rozdělit a až poté se dělí celá kolonie. Skoro jako by byla sama jednou velikou buňkou. V tomto ohledu jsou MMP dokonce ještě „více mnohobuněčné“ než třeba živočichové včetně lidí. Vždyť i v našem životním cyklu se, byť krátkodobě, vyskytuje jednobuněčné stádium – oplozené vajíčko.