Axolotl, celý život stejný jako dítě čolka či mloka

Než se vydáme do Mexika,

zastavme se u nejbližších příbuzných. V České republice se setkáme se dvěma hlavními skupinami ocasatých obojživelníků: čolky (Triturus, Lissotriton) a mlokem skvrnitým (Salamandra salamandra). Přestože oba patří do stejné čeledi (Salamandridae), jejich životní strategie se liší a ukazují nám ideální modely, jak vypadá tradiční život obojživelníka v mírném pásu.

Mloci černoši s oranžovými skvrnami

Mlok skvrnitý je nepřehlédnutelným králem vlhkých lesů. Jeho kůže je sytě černá a pokrytá nepravidelnými, křiklavě žlutými až oranžovými skvrnami. Toto varovné zbarvení není náhodné – mlok je jedovatý. V jeho kůži jsou umístěny jedové žlázy, které produkují toxický sekret (samandarin), účinnou ochranu před predátory.

Mlok je striktně suchozemský obojživelník. Po metamorfóze, přeměně v dospělce tráví drtivou většinu života ukrytý pod kameny či padlými kmeny odkud vylézá ven hlavně za deštivých nocí, aby lovil bezobratlé. Voda pro něj znamená rozmnožovací médium.

Na rozdíl od většiny obojživelníků, mlok skvrnitý rodí živé larvy, ne vajíčka. Samice larvy vypouští přímo do chladné, čisté, pomalu tekoucí vody. Tam larva, která má již od narození vnější žábry, projde metamorfózou, ztratí žábry, vyvine plíce a kůži odolnější proti vysychání, a vydá se na svou první pouť na souš. Je to nefalšovaná proměna z vodního tvora na pozemního.

Čolci a jejich sezónní návrat k vodě

Čolci (u nás čolek obecný, čolek velký) jsou mnohem drobnější a méně nápadní, ale představují nejtypičtějšího obojživelníka. Jejich život se dělí na dvě jasné fáze. Na jaře a začátkem léta se dospělci vrací do vodních nádrží (rybníků, tůní, kaluží), aby se rozmnožovali.

Během tohoto vodního období jsou samci často nápadně zbarveni a hlavně si vytváří vysoký, zubatý kožní hřeben táhnoucí se od hlavy až po konec ocasu. Dýchají částečně plícemi, ale významnou část kyslíku přijímají i kůží. Když rozmnožovací sezóna skončí a voda se oteplí, čolci opouští tůně a vedou pozemní, skrytý život – opět jako lovci pod kameny a ve vlhké trávě.

Larvy čolků, stejně jako mloků, prochází plnou metamorfózou.

Tajemství metamorfózy

Metamorfóza je zásadní a nejdůležitější společný rys většiny ocasatých obojživelníků, včetně čolka a mloka. Je to hluboká biologická restrukturalizace, řízená hormony štítné žlázy.

Metamorfóza je evoluční strategie, která umožňuje obojživelníkům využívat dva zcela odlišné zdroje potravy a stanoviště, čímž snižují konkurenci mezi generacemi. Larva (ve vodě) je převážně býložravá, filtrující nebo drobného bentosu lovící, zatímco dospělec (na souši) je masožravý lovec hmyzu a plžů. Během proměny dochází k velkým změnám. Zanikají žábry a zaniká a plicní vaky, které byly dříve nefunkční, začínají fungovat. Larvální kůže, optimalizovaná pro absorpci kyslíku ve vodě, se mění na silnější, keratinizovanou kůži, která chrání před vysycháním a UV zářením na souši. Vyvinou se pohyblivá víčka a slzný aparát, nezbytné pro vidění ve vzduchu.

Tato proměna je zásadní pro přežití na souši. Právě zde se cesta českých zástupců ocasatých obojživelníků dramaticky rozchází s cestou axolotla.

Axolotl: Příběh „věčného dítěte“

Axolotl mexický (Ambystoma mexicanum) je biologická celebrita. Na rozdíl od svých evropských bratranců, kteří musí projít onou velkolepou proměnou, axolotl zůstává „larvou“ po celý svůj život. Axolotl má totiž unikátní strategii zvanou neotenie.

Neotenie je fascinující jev, kdy si živočich zachová larvální, juvenilní, rysy, i když dosáhne pohlavní dospělosti a je schopný reprodukce. V případě axolotla to znamená, že nikdy neopustí vodu. Zůstává trvale vodní a má stále vnější žábry (ty typické "načechrané vějíře" po stranách hlavy).

Tato evoluční zvláštnost má svůj kořen v jeho domovině – původně žil pouze v jezerním komplexu Xochimilco u Mexico City (dnes je ve volné přírodě kriticky ohrožen). Voda v těchto jezerech byla extrémně stabilní, hluboká a chladná. Nebyl zde takový tlak na to, aby obojživelník riskoval cestu na souš, kde by hrozilo vyschnutí nebo predátoři. Tělo axolotla se tak adaptovalo na to, že metamorfóza není nutná a je efektivnější zůstat ve vodě, kde je dostatek potravy a stabilní teplota.

Vědecké pokusy potvrdily, že axolotl je schopen proměny! Pokud mu jsou uměle dodány hormony štítné žlázy, začne proces metamorfózy. Ztratí žábry, vyvine plíce a kůži a začne se chovat jako suchozemský mlok. Nicméně, tento uměle "proměněný" axolotl obvykle žije výrazně kratší dobu než jeho neotenický protějšek. Neotenie je tedy v jeho případě nejúspěšnější strategií.

„Nadpozemská“ regenerace

Nejúžasnější, nejsilnější a vědecky nejdůležitější vazba, která spojuje čolka, mloka a axolotla, je jejich sdílená, téměř neomezená regenerační schopnost.

Většina zvířat, včetně nás, savců, hojí zranění jizvami. Pokud si zraníme kůži, vytvoří se vazivová tkáň. Pokud si poškodíme míchu nebo srdce, zůstane trvalá jizva. Ocasatí obojživelníci jdou dál – dokáží poraněnou nebo chybějící tkáň plně nahradit původní, funkční tkání. Pokud čolek, mlok nebo axolotl ztratí končetinu (nohu, prst, ocas), místo jizvy se vytvoří shluk nediferencovaných buněk zvaný blastéma. Tato "zárodečná" hmota obsahuje buňky, které se dokáží pře-programovat a vytvořit komplexní struktury. Z blastémy se vytvaruje kost, svaly, cévy, nervy a kůže, přesně tak, jak byly předtím.

Jejich schopnost regenerace sahá i k vnitřním orgánům. Dokáží regenerovat části srdce po poškození, kompletně obnovit oční čočku, a dokonce opravit poškozené segmenty míchy.

Axolotl se stal superstar laboratoří, ale i akvárií, a to hned ze dvou důvodů. Je poměrně velký a snadno se chová v zajetí, což usnadňuje experimentální práci. Druhým důvodem je, že je neotenický. Vědci spekulují, že to, že neprošel metamorfózou (což je vlastně masivní přeprogramování organismu), mu mohlo pomoci uchovat si tuto "flexibilitu buněk". Zůstal v jakémsi biologickém stavu, který je blízko vývojovému zárodku.

Vědecký výzkum axolotla se zaměřuje na rozluštění genetického kódu a mechanismů, které řídí tvorbu blastémy. Hlavním cílem je identifikovat, které geny jsou "zapnuté" během regenerace, a zjistit, zda bychom mohli tento proces zkopírovat, nebo alespoň částečně spustit, u člověka. Potenciální aplikace jsou obrovské: oprava poškozené míchy, obnova tkáně po rozsáhlých popáleninách, nebo dokonce léčba srdečního selhání.

Společná zranitelnost

Přestože se tito tvorové pyšní úžasnými evolučními triky, sdílí i jednu velkou zranitelnost: jsou obojživelníci. Obojživelníci jsou nejohroženější třídou obratlovců na planetě. Jsou to doslova barometry zdraví ekosystému, a to kvůli jejich propustné kůži, která je činí citlivými na jakékoli změny v prostředí.

Pro naše čolky a mloky v České republice je největší hrozbou ztráta mokřadů - zasahování do tůní, vysoušení rybníků nebo jejich zarybnění (ryby požírají larvy). Pak samozřejmě znečištění - Jejich kůže absorbuje toxiny z vody a vzduchu. A v neposlední řadě fragmentace krajiny - Dospělí mloci a čolci musí migrovat mezi zimovištěm a vodou, což je často vede přes silnice.

Axolotl je na tom v přírodě ještě hůř. Přestože je po celém světě v zajetí chován v milionech kusů (jako akvarijní zvíře), v jezerech Xochimilco je kriticky ohrožen a balancuje na hranici vyhynutí kvůli znečištění, urbanizaci a introdukci nepůvodních druhů ryb.

Příběh čolka, mloka a axolotla je příběhem o rodině, která se rozdělila a vyvinula tisíce kilometrů od sebe, ale zachovala si ty nejdůležitější, základní rysy. Český čolek a mlok nám ukazují pevné, tradiční pravidlo obojživelníků: opustit vodu po dospění. Mexický axolotl nám ukazuje, že pravidla se dají porušit – a že příroda si umí najít zkratku, pokud je to výhodné.

Zdroje:
Vízner, L., et al. (2018). The Axolotl as an Emerging Model for Developmental and Regeneration Studies

Moravec, J. (2019). Obojživelníci a plazi České republiky. Academia.