Nápady a objevy

7. dubna 2022

Vědkyně z CEITEC vytvořila 3D modely vzácného jeskynního mloka, usnadní tak jeho výzkum

Projekt vědkyni zabral 6 let a průběžně se do něj zapojilo 10 odborných pracovišť | Autor: Jan Prokopius
Žije v naprosté tmě a hladovět vydrží i několik měsíců. Je zcela slepý a pohybuje se pomocí sluchového systému citlivého na vibrace. O unikátní fyziologii macaráta jeskynního toho ale vědci doposud moc nevědí. Jeho další výzkum jim usnadnila Markéta Tesařová z CEITEC VUT, která s využitím rentgenové počítačové mikrotomografie vytvořila virtuální 3D atlas tohoto chráněného živočicha.

Macarát jeskynní (proteus anguinus) je jediný evropský obojživelník žijící v podzemním prostředí. Patří k ohroženým druhům a nejčastěji se vyskytuje v Dinárských krasových jeskyních na území Slovinska, Chorvatska a Itálie. Pro život v absolutní tmě a chladu si vyvinul řadu unikátních morfologických, fyziologických a behaviorálních mechanismů. Protože je však chráněný, žije v nepřístupných podmínkách a není možné jej chovat v laboratoři, pro biology zůstával záhadou.

Macarát jeskynní žije v naprosté tmě | Autor: Gregor Aljančič – Institut Tular Cave
V online databázi časopisu Gigascience je jim ale nyní k dispozici kompletní atlas 3D modelů macaráta včetně jeho vývojových fází, díky kterým si mohou výjimečného tvora prostudovat skrz naskrz – od mozku, chrupavek až po komplexní čichové, zrakové či reprodukční ústrojí. Hlavní autorkou atlasu je doktorandka Markéta Tesařová z laboratoře rentgenové a počítačové tomografie na CEITEC VUT.

Původně vedlejší projekt vědkyni zabral 6 let a průběžně se do něj zapojilo dalších 10 odborných pracovišť – zejména z Itálie a Slovinska, ale také ze Švédska či USA. „Spolupracovali jsme tehdy se švédskou laboratoří na výzkumu regeneračních schopností mloků. Tou dobou jsem byla na výzkumném pobytu v italském Terstu, a protože je v této oblasti velmi oblíbený právě macarát jeskynní, nabídli nám k prozkoumání vzácné archivní sbírky macarátů uchovaných v alkoholu,“ popsala Tesařová.

Jednotlivé expempláře, z nichž některé dosahovaly stáří i 30 let, poté začali na CEITEC VUT zkoumat pomocí rentgenové počítačové mikrotomografie. Macarát už sice v minulosti byl rentgenován, výzkumníci ale popsali pouze kosterní systém.

„My jsme jako první zmapovali také chrupavky a měkké tkáně včetně mozku. Vzorky jsme pro zvýšení kontrastu namáčeli v roztocích těžkých kovů. Poté jsme provedli rentgenové projekce z různých úhlů a jednotlivé části matematicky domodelovali v 3D,“ dodala Tesařová s upozorněním, že velkou výhodou metody byla její nedestruktivnost. Kromě 3D modelů macaráta jeskynního Tesařová vytvořila také modely axolotla mexického, což je mlok žijící v mexických jezerech. Vědci tak mohou fyziologii obojživelníků porovnat.

3D modely macaráta jeskynního pro online databázi Gigascience | Autor: Databáze časopisu Gigascience
Samotné rentgenování vzorků zabralo doktorandce jeden rok, dalších pět let však trávila zpracováním dat. „Nebylo jednoduché odlišit měkké tkáně od chrupavčitých – například ve strukturách macarátova oka, která jsou zakrslá uvnitř hlavy. Musela jsem vše průběžně konzultovat s biology, speleology a studovat i starší ručně kreslené publikace,“ vysvětlila doktorandka.

Během studia ji překvapilo, že i u dospělých jedinců macaráta se vyskytuje chrupavčitá část typická spíše pro mladší stádia vývoje. „O tom jsme hodně diskutovali a jednou z hypotéz je, že chrupavka u něj zůstala, protože pomáhá přenášet zvuk do sluchového ústrojí. Macarát při lovu sklání bradu k zemi a podle vibrací pozná, kde se nachází kořist. Jak dolní čelist, tak obličejová chrupavka mu zřejmě pomáhají v přesné orientaci v prostoru,“ dodala.

Přestože výzkum macaráta jeskynního se na CEITEC VUT nyní chýlí ke konci, pro speleology a biology po celém světě je to teprve začátek. „Kontaktovala nás různá vědecká pracoviště, která na základě 3D modelů plánují studovat fyziologii ucha, rozmnožovací ústrojí nebo predátorské chování macaráta, které je možné rekonstruovat ze způsobu upnutí svalů na chrupavky a kosti,“ popsala Tesařová. Odpovědi by mohly nabídnout právě vytvořené 3D modely.

Svou práci představí doktorandka v květnu na konferenci 4th International meeting SOS Proteus v Terstu, kde se setká i s odborníky z dalších institucí, se kterými na tvorbě 3D databáze průběžně spolupracovala. Patří sem italská výzkumná pracoviště Elettra-Sincrotrone a Speleovivarium Erwin Pichl, institut Tular Cave Laboratory či Slovinská Akademie věd a umění.


(mar)
Vstoupit do fotogalerie

Témata

Související články:
Vědci z VUT významně pomohli s výrobou ochranných pomůcek a nyní pracují na nových projektech
Lidé si často myslí, že jsme šílení vědci ze sci-fi filmů, říká světový odborník na nanotechnologie
Výzkum nadějného polského vědce dokazuje, že světlo je cesta. Pomáhat má v neurostimulaci
Grafen - mladý a nedočkavý favorit
Plasty v Antarktidě stárnou jinak. Unikátní výzkum zjišťuje proč