Diverzita vybraných skupin střevních prvoků u švábů (Blattodea bez Isoptera)

• Název práce v češtině: Diverzita vybraných skupin střevních prvoků u švábů (Blattodea bez Isoptera)
• Název v anglickém jazyce: Diversity of selected groups of intestinal protists in cockroaches (Blattodea excl. Isoptera)
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra zoologie (31-170)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Ivan Čepička, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 01.10.2014
• Datum zadání: 01.10.2014
• Datum odevzdání elektronické podoby: 16.02.2024
• Datum proběhlé obhajoby: 26.03.2024
• Oponenti: prof. MVDr. David Modrý, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Zuzana Kotyková Varadínová

Předběžná náplň práce

Termín „střevní bičíkovci“ se používá pro nesourodou sbírku několika protistních linií, jejichž zástupce spojuje pouze život v zadním střevě živočichů a s ním spojené adaptace, jako jsou anaerobióza a určité modifikace bičíkatého aparátu a cytostomu. Významnými skupinami střevních bičíkovců jsou Parabasalia, Fornicata, Oxymonadida, Opalinida a (částečně) Archamoebae. V převážné většině se jedná o neškodné komenzály, u termitů a některých dřevožravých švábů též o kooperativní symbionty; pouze několik málo druhů je patogenních. Střevním bičíkovcům různých živočichů byla věnována značná pozornost v první polovině dvacátého století, kdy byla popsána i převážná část druhů. Poté však upadli v zapomnění, především v souvislosti s úpadkem zájmu o medicínsky nevýznamné organismy. Renesance zájmu o ně nastala na přelomu tisíciletí, kdy se střevní bičíkovci dostali do hledáčku evolučních biologů. Bylo to v době, kdy se hroutila hypotéza Archezoa, která postulovala, že dosud existují eukaryotické organismy, které jsou primárně amitochondriální, tj. nikdy ve své historii neměly mitochondrii. Právě střevní bičíkovci byli považováni za tato Archezoa. I když hypotéza jejich primární amitochondriality byla vyvrácena, stále představují unikátní model pro studium redukce buněčné výbavy eukaryotických organismů a obnovený zájem o ně mezi biology trvá. Problém většiny protistologů je s izolací a případně kultivací těchto organismů. Tým Laboratoře diverzity a evoluce anaerobních protist PřF UK se tématem střevních bičíkovců dlouhodobě zabývá a na pracovišti je k dispozici dostatečné vybavení i know-how pro jejich výzkum na vysoké úrovni.
Ačkoli hmyz je, hned po obratlovcích, nejvíce zkoumanou skupinou živočichů, je s podivem, jak málo je toho známo o jeho střevních bičíkovcích. V současné době jsou více zkoumáni pouze střevní bičíkovci krevsajícího hmyzu (jakožto vektorů významných chorob člověka a hospodářských zvířat) a termitů (významných škůdců na dřevě). Naše předběžné výsledky ovšem ukazují, že i zástupci jiných skupin hmyzu ve svých střevech hostí pestrá protistní společenství, mnohdy zahrnující dosud neobjevené hluboké linie trichomonád a oxymonád. Výzkum takovýchto organismů zcela jistě významně přispěje k pochopení diverzity a evoluce jednotlivých linií střevních bičíkovců. U každé skupiny existují specifické, dosud nezodpovězené otázky – co se stalo s mitochondrií oxymonád (oxymonády jsou jedinou známou skupinou eukaryot, u které se mitochondrie pravděpodobně zcela ztratila); kdy došlo u trichomonád ke zmnožení bičíků (termití trichomonády jsou často mnohobičíkaté, trichomonády z ostatních hostitelů mají zpravidla méně než sedm bičíků); proč mají zástupci rodu Rhizomastix (Archamoebae) z hmyzu mnohem komplikovanější cytoskelet než jejich volně žijící příbuzní apod.
Cílem projektu bude prozkoumat diverzitu zmíněných protistních skupin u švábů (mimo termity). Výsledky naší pilotní studie ukazují, že švábi jsou velmi vhodnou modelovou skupinou pro výzkum střevních bičíkovců. Existuje zde značná a dosud velmi málo popsaná diverzita všech skupin, včetně několika nových hlubokých linií. Hlavním cílem projektu bude popis morfologické a molekulární variability trichomonád, oxymonád, retortamonád, blastocyst a archaméb několika fylogeneticky vzdálených druhů švábů. Zpočátku bude sekvenován gen pro molekulu RNA v malé ribosomální podjednotce (SSU rRNA) symbiontů. Jedná se o nejrozšířenější marker fylogeneze mnoha protistních skupin a na pracovišti jsou k dispozici primery specifické pro jednotlivé linie střevních bičíkovců. V případě zachycení zajímavých organismů budou učiněny pokusy o jejich kultivaci (několik takových kultur z různých druhů švábů je již k dispozici na pracovišti). U úspěšně kultivovaných protist bude provedena světelně-mikroskopická studie a budou určeny sekvence dalších markerů fylogeneze (specifických pro jednotlivé linie). U vybraných zástupců bude též zkoumána buněčná ultrastruktura pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Je předpoklad, že u přibližně dvou nejdůležitějších organismů bude osekvenován transkriptom metodou Illumina a budou vyhledány geny použitelné v multigenové fylogenetické analýze (např. Rpb1 u trichomonád).