BIOLOGICKÉ CENTRUM AV ČR, v. v. i. | Čeští vědci pomohli objasnit záhadná úmrtí orlů v USA

Sinice jsou fotosyntetické bakterie, které veřejnost spojuje především s tvorbou zeleného vodního květu na rybnících a přehradách, a jsou známé také tím, že produkují jedovaté látky. O jejich toxinech se často mluví v souvislosti s kvalitou pitných a rekreačních vod a rizikem, které představují nejenom pro lidské zdraví, ale také pro ostatní organismy. Málokdo z nás však ví, že sinice obývají všemožná prostředí včetně půdy, skal, pouští a povrchů rostlin. Ještě méně známým faktem je, že dosud je probádaný pouze zlomek chemických látek produkovaných sinicemi. Každoročně se jejich seznam rozšíří o několik stovek sloučenin od potenciálních léčiv až po látky toxické.

Z hlediska toxicity je důležitým faktorem, jak se tyto látky akumulují v potravním řetězci, jako se tomu stalo v případě záhadných úhynů amerických orlů bělohlavých. Jejich výzkumu se věnoval téměř 20 let tým profesorky Susan B. Wilde z Univerzity v Georgii. Orli trpěli neurologickou poruchou zvanou vakuolární myelinopatie, která se vyznačuje nekoordinovanými pohyby a ochabnutím svalstva u postižených zvířat. Po několikaletém výzkumu se pozornost vědců stočila k rostlině přeslenici vodní, šířící se invazně po americkém kontinentu, jejíž výskyt se shodoval s prokázanými případy choroby. Hlavní zápletkou příběhu však zůstávalo, proč se tak děje pouze na určitých lokalitách v rámci regionu.

Orel bělohlavý. Foto: Petr Znachor, HBÚ, BC AV ČR

Mikroskopický snímek toxické sinice zodpovědné za otravy ptáků. Foto:Lenka Štenclová, HBÚ, BC AV ČR

Překvapivé rozuzlení přinesl až spolupracující německý tým profesora Timo Niedermayera z univerzity v Halle, který objevil látku obsahující velké množství bromu na sinicových koloniích porůstajících listy této rostliny. Jihočeský výzkumný tým následně prokázal, že původcem nového toxinu je právě zmiňovaná sinice. „Pomocí čtení celého genomu sinice se nám podařilo nalézt geny, které hrají klíčovou roli při tvorbě zmiňované látky,“ řekl Jan Mareš, vedoucí týmu Biologického centra AV ČR. „V následných pokusech se nám podařilo potvrdit, že jeden z enzymů kódovaných těmito geny se účastní navázání bromu na molekulu toxinu,“ dodává Pavel Hrouzek, vedoucí týmu z Centra Algatech Mikrobiologického ústavu AV ČR. Další pokusy odhalily, že nalezený bromovaný alkaloid způsobuje poškození mozku ptáků, a má též akutní neurotoxické účinky u dalších skupin živočichů včetně ryb a bezobratlých. „Je pravděpodobné, že se toxin hromadí v celém potravním řetězci u živočichů konzumujících jak vodní rostliny s porosty sinic, tak měkkýše, ryby a vodní ptáky, kteří jsou kořistí dravců. Možný účinek toxinu na savce včetně člověka dosud nebyl prozkoumán, nicméně opatrnost je zcela jistě namístě,“ upozorňuje Jan Mareš.

„Zdroj bromu ve vodním prostředí, který je nezbytným předpokladem pro tvorbu toxinu, nebyl dosud zcela objasněn. Je však možné, že se do ekosystému dostává v souvislosti s lidskou činností, například použitím herbicidů nebo hnojiv,“ upřesnil Pavel Hrouzek.

Laboratorní kultury toxické sinice zodpovědné za otravy ptáků. Foto: Lenka Štenclová, HBÚ, BC AV ČR

Není dosud jasné, jak na nová zjištění budou reagovat úřady v USA. „Bylo by vhodné šetrnými metodami omezit výskyt invazních rostlin ve vodních nádržích a zamezit další kontaminaci vody látkami obsahujícími brom,“ navrhuje Jan Mareš. Výsledky této studie jsou zásadním přelomem v pochopení výskytu vakuolární myelinopatie a hromadného úhynu volně žijících vodních ptáků na mnoha lokalitách v USA. Významnost objevu potvrzuje fakt, že prestižní časopis Science si zvolil na svou obálku ilustraci orla, která odkazuje právě k této publikaci.

Publikace: Breinlinger S., Phillips T. J., Haram B. N., Mareš J., Martínez Yeerena J. A., Hrouzek P., Sobotka R., Henderson W. M., Schmieder P., Williams S. M., Lauderdale J. D., Dayton Wilde H., Gerrin W., Kust A., Washington J. W., Wagner C., Geier B., Liebeke M., Enke H., Niedermayer T. H. J., Wilde S. B. (2021): Hunting the eagle killer: A cyanobacterial neurotoxin causes vacuolar myelinopathy. Science 371, eaax9050.