David F. Coppedge
(Publikováno na stránkách Creation-Evolution Headlines, autor neuveden, z crev.info přeložil M. T. – 10/2011.)
Masožravá rostlina mucholapka podivná (Dionaea muscipula) Darwina fascinovala, ale je vůbec namístě vyvolávat jeho ducha, mluvíme-li o ní? Tajemství, jak funguje zdánlivě jednoduchá past téhle masožravé rostliny, evolucionisté dosud uspokojivě nevysvětlili; platí to zejména dnes, kdy nová studie přitáhla pozornost k dalším ohromujícím designérským znakům od makromorfologie zmíněné rostliny až k její charakteristice na molekulární úrovni. Z jakéhosi důvodu však publicisté stále cítí povinnost zmínit se o Darwinovi, píší-li o rostlině, kterou naprosto nelze charakterizovat v rámci jeho evolucionistických představ.
I když mucholapka podivná roste jen v Americe (zejména v Severní a Jižní Karolíně), fascinuje již dlouho botaniky po celém světě. Nedávno se tým fytobiofyziologů z Německa a Saúdské Arábie rozhodl podívat se téhle chytré rostlině důkladně na zoubek. Ve své práci otištěné v PNAS (1) se soustředili na rostlinné hormony ovlivňující nabuzení pastí, jejich rychlé sklapnutí následované pomalým svíráním listových čepelí, a vytvoření jakéhosi „vnějšího žaludku“ na površích pastí, ve kterém je kořist strávena. Zjistili, že elektrické signály pro uzavírání pasti putují po jiných signalizačních drahách než signály řídící trávení. Krátce řečeno, „Tahle zjištění ukazují, že Dionaea kombinuje při lapání kořisti fytospecifické signalizační dráhy … s rychle reagujícím „přepínačem“, který využívá iontové kanály, akční potenciály, a signály Ca2+ (kationtů vápníku).“ To představuje složitou spolupráci nejrůznějších činitelů, přičemž všechny jsou skvěle připravené na svou úlohu s cílem nachytat co nejvíce hmyzu.
Studenti, kteří si hráli s mucholapkami podivnými ve škole, vědí, že k tomu, aby past sklapla, je třeba, aby kořist zavadila o některý citlivý štětinkovitý výčnělek dvakrát v rozmezí 2 až 20 vteřin; při druhém kontaktu nezáleží na tom, zda kořist zavadí o týž výčnělek nebo kterýkoli jiný. Je to výhodné, neboť mucholapka nemusí vynakládat energii na sevření a otevření pasti zbytečně, například po dopadu listu nebo jiných předmětů, které nepředstavují kořist. Laici si však patrně neuvědomují, že mechanizmus sklapnutí představuje vlastně odblokování elektrického přepínače spouštějícího řadu mechanických vzruchů: „Hmyz, který se dotkne těchto mechanosenzorických orgánů vyčnívajících z listové pokožky čepele mucholapky podivné, aktivuje mechanosenzitivní iontové kanály a generuje receptorové potenciály, ze kterých vzniká akční potenciál.“ Před uzavřením byla past prohnuta díky nashromážděné elastické energii, což jí umožní zaklapnout během 100 milisekund (1/10 sekundy). Ale ani potom zajímavé jevy nekončí. Spustí se celý sled koordinovaných událostí:
- Ani v tomhle okamžiku není past zcela uzavřena. K dokonalému dolehnutí obou laloků listové čepele je třeba, aby chycená kořist nadále dráždila mechanosenzitivní štětinovité výčnělky. Pokud se kořisti nepodaří utéci, bude nadále dráždit vnitřní plochu laloků čepele, a tak nastolovat další AP (akční potenciály). To svírá lemy laloků a hermeticky zapečetí past (pomalé zavírání stimulované kořistí) a vytvoří vnější „žaludek“, ve kterém dojde ke strávení kořisti. Druhou fázi uzavírání pasti doprovází vylučování lytických enzymů ze žláz pokrývajících vnitřní plochu dvoulaločné listové pasti. Takže žlázy nezačnou vylučovat trávicí šťávu, dokud je nepodráždí přirozená či umělá kořist. Navíc chemické látky získané z kořisti dráždí trávicí žlázy, což vede k acidifikaci vnějšího žaludku a produkci lytických enzymů.
Zdá se, že tenhle proces autory fascinuje; kterýkoli pozorovatel by také byl stejně nadšen. Jak se může rostlina chovat jako zvíře-šelma? „Mnoho podobností mezi rychlými reakcemi šelem a signály nervové soustavy svědčí o podobnosti řídicích mechanizmů v obou případech“, píší. A opravdu, „iontové kanály a chemické faktory uvádějí v podstatě do chodu reakce v obou soustavách.“ Jak tygři tak mucholapky podivné používají vápníkové signály, iontové kanály, exocytózu i produkty žláz s vnitřní sekrecí. Hlavním přínosem badatelů byl pak objev souhry dvou rostlinných hormonů, jasmonové kyseliny a abscisové kyseliny: „Zatímco prvně jmenovaná látka systematicky upozorňuje sousední pasti na přítomnost kořisti a vyvolává sekreci, druhá zmíněná látka nastavuje stupeň citlivosti pasti a chrání masožravý organizmus před předčasným lovem v obdobích nedostatku kořisti.“ Tahle rostlinka myslela na všechno (dá-li se to tak říci).
(exocytóza = proces, kterým buňka vylučuje větší částice – např. makromolekuly – prostřednictvím měchýřků obklopených membránou, která splývá s membránou buněčnou. Pozn. překl.)
Analogie mezi fungováním „masožravých“ mechanizmů ve dvou zcela odlišných říších života je skoro zázračná, uzavírají autoři svá pozorování v závěrečné diskusi:
- Z našich výsledků vyplývá, že reakce fosforylace a defosforylace jsou důležitými modulátory (činiteli řídícími intenzitu) dráždivosti masožravých rostlin. To svědčí o další analogii s nervovou soustavou živočichů, kdy jak elektrická dráždivost, tak synaptická transmise (přenos vzruchů mezi synapsemi), jsou do značné míry ovlivňovány právě zmíněnými posttranslačními úpravami. Dionaea disponuje rozsáhlou sítí signálů, která je vybudována zčásti složkami vlastními jen rostlinám (které používá pro vlastní specifické potřeby) a zčásti mechanizmy připomínajícími mechanizmy pokročilejších zvířat. Avšak na rozdíl od nervových buněk zvířat chybějí terestrickým rostlinám (rostlinám rostoucím v půdě) rychlé kanály Na+ (sodíkové) závislé na napětí, možná proto, že hladiny Na+ jsou u podobných rostlin nízké. Takže proudy vybuzené díky Na+ by příliš nepomáhaly při přechodném „přepínání“ (přepólovávání) membránového potenciálu. Místo toho disponují rostliny rychlou (R-typ) složkou proudu v aniontových kanálech, která je doplňkem pomalých (S-typ) aniontových kanálů (SLAC1). Tento aniontový kanál vykazuje znaky neuronálních vápníkových a sodíkových kanálů závislé na přítomném elektrickém napětí. Po příslušném přepólování se aktivuje tento typ kanálů velmi rychle, zatímco hyperpolarizace způsobuje deaktivaci. Z toho vyplývá, že tenhle typ aniontových kanálů ve všech aspektech nahrazuje kanály Na+ přítomné u zvířat a pohání AP (akční potenciál) Dionaey.
O co nám tedy jde? O to, že rostlina na hony vzdálená zvířatům má analogickou výbavu pro lov kořisti, se kterou se setkáváme u savců s centrální nervovou soustavou. Pročpak ji potom nazvali tito autoři „Darwinovou rostlinou“? Žádný společný předek rostlin a zvířat by neměl veškeré zmíněné vybavení, a nemáme doložen žádný sled přechodných forem, kde bychom mohli vystopovat vývoj masožravosti od těch nejprimitivnějších rostlin ke „svému“ krytosemennému exotovi – mimochodem, běžné kvetoucí rostlině, která nepotřebuje k přežití hmyzí maso, jelikož disponuje veškerou výbavou pro fotosyntézu, takže by na světě obstála i tak. Co s tím má tedy společného Darwin?
Nicméně Darwinův stín číhal v záhrobí od začátku až do konce:
- Listy mucholapky podivné jsou s to polapit hmyz ve zlomku sekundy. Od časů Charlese Darwina vědci vedou bitvu o porozumění senzorové biologii i biomechanice téhle rostliny, Dionaea muscipula.
- I když je tenhle typ masožravosti u rostlin znám už od Darwinových časů, ještě stále toho víme poměrně málo o haptotropicko-elektrochemických interakcích spojených s lapacím chováním Dionaey.
- Už Darwin prokázal, že močovina vyvolává u Dionaey sekreci (2).
- Sekvenování genomu mucholapky podivné a určení genů kódujících klíčové procesy vedoucí k sevření mechanoelektrické pasti nám umožní postoupit dále k pochopení fungování Darwinovy rostliny a vystihnout jak podobnosti tak rozdíly mezi analogickými procesy v rostlinné a živočišné říši. Navíc, jakmile určíme geny iontových kanálů a navodíme u nich fungující expresi, bude možné rekonstruovat AP Dionaey i sekreční procesy v ní probíhající, které známe už od Darwinových dob.
Tohle neustálé opakování Darwinova jména zaráží tím spíše, že autoři se nikterak nepokusili vysvětlit, jak se tahle úžasná rostlina vyvinula (dokonce ani nepoužili obrat konvergentní vývoj). Darwin napsal roku 1875 knihu o hmyzožravých rostlinách, ve které popisoval pokusy, které prováděl na mucholapce podivné; nevytvořil však na tomto základě žádnou teorii o tom, jak se asi tahle rostlina vyvinula, ani se o ní nezmínil ve svém nejznámějším díle, On the Origin of Species by Natural Selection (O vzniku druhů přirozeným výběrem). Naopak, z výše uvedených citátů téměř křičí fakt, že Darwin nerozuměl tomu, jak tenhle zázrak přírody vznikl.
Darwin nebyl ani tím prvním přírodovědcem, který naši rostlinu studoval. Byla objevena roku 1763, skoro o sto let dříve, než vyšel jeho Origin (Původ). Její popis a obrázek pak poslal Linnému britský přírodovědec John Ellis roku 1769 s poznámkou, „Můj milý příteli, vím, že každý objev v přírodě Tě potěší; tohle je však extra požitek“ (zdroj: Huntův institut). William Paley mucholapku krátce popsal ve své knize z roku 1804 Natural Theology, or Evidences of the Existence and Attributes of the Deity Collected from the Appearances of Nature (Přírodní teologie neboli důkazy existence a vlastností Božích z povahy přírody) (3). Takže by vlastně plným právem měl sklidit uznání autorů uvedeného článku místo Darwina, a mucholapka by měla být nazývána „Paleyovou rostlinou“.
Poznámky
- 1. Escalante-Perez et al., “A special pair of phytohormones controls excitability, slow closure, and external stomach formation in the Venus flytrap,” PNAS, published online before print September 6, 2011, doi: 10.1073/pnas.1112535108.
- 2. Footnote in paper refers to Charles Darwin, Insectivorous Plants (John Murray, 1875), available at Darwin-Online.UK.
- 3. Paley, Natural Theology, p. 367, published at Darwin-Online.UK.
Jde-li vám tedy o poctivou vědu a historickou přesnost, vyrvěte onu dobře naplánovanou rostlinu z Charlieho spárů a napravme tenhle jeho omyl. Tahle rostlina je totiž ještě neredukovatelněji složitější než Beheho pastička na myši vyrobená člověkem. (Mimochodem vědecké jméno mucholapky podivné znamená „pastička na myši Dióniny dcery“). A celá věc má vůbec dnes daleko skvělejší souvislosti, než si mohli Ellis, Linné či Paley představit. Darwin by se mračil, kdyby věděl, co dnešní vědci zjistili. Jelikož mucholapka podivná jednoznačně vykazuje punc inteligentního plánu, nazývejme ji „Paleyovou rostlinou známou od dob slavného biblického kreacionisty, Linného.“