UNIVERSITAS Ze současné medicíny O sinicích JAN ŠMARDA Současné lidstvo vi o sinicích jen málo; a pokud aspoií něco. pak si o nich vytváříte hodně nepříznivý dojem. Ví totiž lo. že sinice vytvářejí l/v. vodní květy - a ty lidem často velmi znepříjemňují letní koupáni v rybnících, jezerech, přehradách a i v moři. Nepovšimnuty přitom /Aistávaji všechny daleko zajímavější. cennčjSí a krásnější stránky jejich života, o nichž lidé nevědí. A tčch není málo. Jejich výčet je vhodné začít holdem přímo obdivným: sinice jsou pionýry života na Zemi. Jsou totiž prvními organismy, které životu přinesly fotosyntézu a tím i první molekulární kyslík do atmosféry naší planety, Pravé sinicím ledy vděčíme za vznik a rozvoj všech dýchajících organismů - bakteriálních, rostlinných i živočišných až po človeka, prosté všech organismu aerobních. Až do jejich vstupu na scénu života bylo zemské ovzduší bezkyslíkaté, redukční. liž od svého vzniku - nejméně před 3,3 miliardami lclT na úsvitu nejstarší-ho geologického období Zeme, archeozoika - sinice dokazuji svou neuvěřitelnou přizpůsobivost podmínkám, které jim k jejich životu připravuje příroda, a Lo ekologickým podmínkám nejrůznčjšim. Jsou naprosto nenáročné a tudíž ubikvitární, lze je polkat i v prostředí k životu velmi málo vhodném. Sinice žijí v chladných hlubinách moří i oceánů v naprosté imé. stejně jako v horkých vřídlech tU( inieu/ivním denním světle, ve vodách slaných i sladkých, na vili-kých kamenech zelených pobřeží rybníků, řek a potoku, ale i na smáčených stenách holých skal. pud trvalým ledem i ve sněhu Arktidy a Antarktidy, ve značné vyprahlé pudě A Inky. na vnitřním povrchu moderního vodovodního potrubí í na stěnách římských katakomb. Není proto divu. že se pohotově rozmnoží všude, kde se setkají s aspoň trochu pro sebe příznivými podmínkami; a těmi jsou stopy vody. něco malt) fošnu u a aspoň uochu dusíku. Světlo je potřebně pro jejich fotosyntézu, tedy au-lotrotm výživu, ale většinou vystačí j s heierotroťij, jež nepotřebuje světlo, ale zato organické molekuly. Není divu. že se do hustých vodních květů rozvinou všude, kde je voda organicky znečištěna a nnvíc na hladině umožňuje přistup světla. Uvědomme si tedy, ze ony na začátku tohoto textu zmíněné nepříjemné letní vodní květy si lidstvo svým „civilizovaným" způsobem života samo privoláva! Sinice jsou mikroskopické organismy, jako evolučně nesmírně staré jsou velmi primitivní. Ve své stavbě se za celé ty miliardy let podstatněji nezměnily: dnešní sinice se podobají tém nejstaršim jako vejce vejci, jakkoliv se pestrost jejich druhů široce rozrostla; vzhled těch nejstarších. areheozoiekých. si ovšem můžeme představit jen v hlavních rysech. Sinice byly a jsou organismy 3 I Universita $ 1 * pmkarvoniní, s primitivním bunečným jádrem. Připomeňme si. 7x veškeré urbanismy eu kary oni n i - tvořené buňkami s Lzv. dokonalým jiktrcm. a i o jsou organismy všech sou* časných říší až po člověka -st bĚhem evoluce vyvinuly z prokaryontnich. A v/ni k nejstarších a nejjednoduš-sítľh enkaryonimeh bime k plauzihilné vysvětluje současná endosy m biotická teorie. Podle ní byla anccstrál-ní sinice východiskem msi-linných chloroplastů, kdy/ v postupné se zahušťující „polévce", v teplém archco/oickém oceánu stále složitějších organických molekul pronikla do spontánně se diferencující prahuhky eukaryontní a trvale se v ní zabydlela jako její vnitrní symbiont. Založila tak butiku rostlinnou, schopnou právě fotosyntézy. Prototypem prokaryoniních organismů jsou dnes bakterie. Ani ony se ud zmínčného úsvitu života mnoho nezmčnily; značné šíře ovsem dosáhla jejich variance molekulární - a funkční. A vedle baklerií tvorí prokarvontní organismy uř. jenom sinice. Tuto jejich základní příbuznost odrazí i lalinské pojmenování sinic - Cyunobttctťria. Sinice jsou ovšem strukturovány mnohem dokonaleji a složitěji ner bakterie. Podívejme se krátce nu stavbu prokarvontní buňky sinice. Kurda sinice má nu povrchu stenu, která je kupodivu mnohem sJožilejši ne z stěna eukaryontní buňky rostlinné; netvorí ji vrstva celulózy (buničiny), nýbrž ne kolika vis levná soustava molekul aminocukrů a I i pop role in ů, lj. komplexů aminokyselin s cukry j s luky. Z rutinního hlediska bakteriologického je sténá ka/dé buňky sinice ^ramneyati vní. StfpU / vnější síran v v/dy obklopuje pouzdro - nápadná vrstva hlenovílého slizu. Stěna pokrývá obsah buňky - její pro-topla/mu, v jejíž eenlrálni části irúní zmínčně* prokaryoniní jádro, někdy označovaně jako nukleoici (vi/ obr. I). To je jediná vláknitá molekula DNA. bohaté" a více ménč nepravidelná svinulá, bez dalších ainbuiu [vpickýeh pro jádro eukaryontní, tj. typických penllicovitých komplexů DNA s proteiny - euka-ryontmVh chromozomů, kapének RNA - jadérck (nukleolú) i bez jakékoliv povrchové jaderné membrány. Taklo vyhlížející nepravidelné tvarované jádro je obklopeno f jako v každé buňce) cytoplazmou, která nese ve značně variabilním počtu charakteristické organely a inkluze (obr. 2), Z organci lo jsou zejména fo-losymelizující biomenibrány - thylakoidy. na površích se zrnky fykohilizornú f v i/ níže), v pJanklonních sinicích svazky Luhu lamích plynových méchýřků -aerolopy, které sinicí dodávají lehkost v jejím vodním prostredí a umožňují jí I 4 Obr. 1. Ultrostrukturo vegetativní buňky bentické (na pevný podklad vázoné) vláknitě sinice (schéma}. s - buněčná stěna, p - plazmatická membráno, rt - nuklealus (DNA)ŕ t - thylokaid s fykobilisomy k~ karboxisam, z -začínající buněčné děleni, po - pór ve stěně (orig. Z. Urban a T. Kalina) UNIVERS I T A S vznášet se ve vodním sloupej vysoko, resp. na jeho hladině (benlické. na pevný podkiad vázané sinice aerotopy nemají) a vakuoly razné velikosti i obsahu. Inkluže pak jsou m/.man i té mikrokryslalky. hrudky či kapénky neživých produktů meiaboiismu - asi-mílátů (hlavné proleinového cyanoľycinu a škrobu), enzymů (polyhedrální tělíska -karboxisomy) i zásobních látek (polyíbsťátů). Ke složení cytoplazmy vždy patrí charakteristické asi m i lační pigmenty: lo jsou - v ihylakoi-deeh vedle zeleného chlorofylu a (chlorofyl b je spolu s ntm přítomen jen v buňkách rostlinných) žlutý xanloťyl a oranžové karotenoidy — a hlavně charakteristická barviva ve ťykohilizomech: modrý IVkocyanin a aloľvko-cyanin f odtud výsledná charakteristická modrozelená, „sinalá"- barva sinic, která jim dula jméno - viz ní-íe) a Červený lykocrvlrin. Všechna talo barviva jsou v buňkách různých druhu sinic smíšena v nejrUzncjsíeh vzájemných poměrech, lakže jejich výsledná barva je velmi rozmanitá - od jemné žlutavé Či modravé nazelenalé pres Červenou či temně rudou po hnedou až téměř černou. Cista kultura každé sinice v bezbarvém vodním kultivačním mediu je vždycky požitkem pro oči. K morfologii buňky je ireba dodat také její rozmery. Buňky sinic jsou vždy mikroskopických rozměrů. Ty nejmensí, tvořící l.zv. pikoplanklom maji okrouhlé, včtí i nou mírné protáhlé brníky o průměru v desetinách mikromelru. pt >čí-naje uř od 0.6 \im. Sinice jsou vsak v průměru obecně poněkud vĚlSÍ než sférické bakterie, jejichž průměr se většinou drzí těsně pod 1 um. Nejvčlší buňky sinic dosahuji až 4S um. Trichomv rú/.n)'ch druhu jsou různě dlouhé a dosahují průměru od 0.4 až do 100 pm. Tak asi tedy vypadá buňka sinice: její primární tvar je sférický. Ale pozor, jestliže bakterie je vždycky orjiunismuvjednobunéčný, sinice jsou jak jednobuněčné {obr. 3), tak Wecbuněčné. Tý o víee buňkách jsou vláknité jako řasy (obr. 4). Vlákno (iriehom) sinice už jeví typický znak rnnohobunčěného organismu: můžeme v něm rozlišit několikerý typ buněk, vzájemně se lišících co 5 I Obr. 2. Ultrastruktura vegetativních buněk planktonní vláknité sinice Noduhria spumigena. Preparace mrazovým lámáním. Transmisní elektronový mikroskop. U N I V E I 5 I T A S 1 t 200d DNA sínic vláknitých, a £e tedy hi> re /a své t řada jiných diakritických znaku. např. ekologických. Ovšem zde je nutno mít na paměti, co už jsme ukázali: že kulimu téměř žádné sinice nelze známými prostředky oddělit od buněk mikroorganismu parabioiiekveh. epifytických i perif vtických, obvyklých v daném společenstvu. Kultivace sinic je podstatné obtížnější než kultivace bakterii. Už jsme řekli, že v Čisté kultuře (v kultuře nxenieké. tj. abakteríální) je ize vypěstovat jen obtížné. A rostou-li vůbec, pak velmi pomalu. Některé sinice žijí jen endo-symbioticky (v řasách rozsivkách a houbách) či exosymbiotícky (v lišejnících a jatrovkáeh). Není divu, Že od sebe vždycky nelze odpovědně a spolehlivé od sehe oddělit ani jejich DNA. Sinice jsou krásné a tajemné. Jejich /koumáním se dotýkáme hlubších, u/ před miliardami let nastavených tajemství života. Zaslouží si proto naši úctu a obdiv. Obr. 12. Trichoimy sinice Nodulorio spumigena s epifytickými bakteriemi. Mrazové leptání, Řád kovací elektronový mikroskop. I ™