Orel bělohlavý (Haliaeetus leucocephalus), národní symbol Spojených států amerických, žije po celém území Severní Ameriky. Od roku 1994 však začali nacházet zoologové v okolí jezera DeGray v americkém státě Arkansas znepokojivé množství orlů paralyzovaných nebo uhynulých. Zasažení ptáci vykazovali typické poškození mozku, odborně zvané vakuolární myelinopatie. Zanedlouho hlásili přírodovědci z dalších oblastí jihovýchodu USA úmrtí nejen orlů, ale i dalších ptáků a vodních živočichů. Hlavní podezření tehdy padlo na invazivní vodní rostliny a sinice. Celou záhadu se až teď, po mnoha letech, podařilo vyřešit výzkumným týmům z USA, Německa a České republiky, které svou studii publikovaly v prestižním časopise Science.

Sinice (Cyanobacteria) jsou kmen fotosyntetizujících bakterií, které jsou nechvalně známé tvorbou vodního květu na rybnících a jiných nádržích. Pro člověka a další živočichy představují riziko, protože často produkují toxické látky, jimiž mohou vodu kontaminovat. Sinice mimo jiné obývají i řadu suchozemských prostředí.

Vědci pod vedením profesorky Susan B. Wilde z University of Georgia brzy zaznamenali spojitost úmrtí orlů s výskytem invazivní rostliny přeslenice vodní (Hydrilla verticillata). Již v roce 2001 si pak profesorka Wilde všimla, že listy přeslenice nápadně porůstá sinice, později nazvaná Aetokthonos hydrillicola.

Orel bělohlavý obývá vodní biotopy, jeho stravou jsou převážně ryby. Zdroj: Ray Hennessy, Unsplash 

Detektivní práce výzkumníků

Prvotní experimenty opravdu potvrdily, že přeslenice porostlé sinicemi způsobují vážné poškození mozku ptáků. Do projektu se následně zapojil tým profesora Timo Niedermeyera z Martin-Luther-Universität v Halle-Wittenberg, který začal kultivovat rostliny i sinice v laboratoři, ty ovšem pozbyly svých neurotoxických účinků. Médium pro pěstování rostlin a sinic totiž neobsahovalo prvek brom – tým Niedermeyera tak zjistil, že hledaná molekula neurotoxinu disponuje atomy bromu.

Tým jihočeských vědců z Biologického centra AV ČR, Centra Algatech Mikrobiologického ústavu AV ČR a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích poté dokázal, že sloučeninu zodpovědnou za neurotoxicitu produkují opravdu sinice A. hydrillicola. „Látka je opravdu silně neurotoxická, a to i ve velmi malých množstvích,“ doplňuje vedoucí amerického týmu Wilde. Kromě úplně nové sloučeniny také čeští výzkumnící popsali unikátní enzymatickou dráhu, která daný toxin v sinicích vytváří.

Rodové jméno sinice Aetokthonos hydrillicola vznikl z řeckých slov ἀετός (áetós), orel; κτείνω (kteínō), zabít. Celý název sinice tedy znamená „zabiják orlů z přeslenice“. Podobně byl nazván produkovaný neurotoxin – aetokthonotoxin.

Jak je neurotoxin schopný dostat se ze sinic až do těla orla bělohlavého, vysvětluje Jan Mareš, vedoucí týmu Biologického centra AV ČR. „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,“ konstatuje Pavel Hrouzek, vedoucí týmu z Centra Algatech Mikrobiologického ústavu AV ČR. Sama profesorka Susan B. Wilde v tomto podezřívá herbicid diquat dibromid, který je právě využíván v boji proti invazivní přeslenici. I když autoři přiznávají, že řešení problému může být běh na dlouhou trať, tento objev je natolik významný, že si vysloužil přední místo na obálce časopisu Science.

Původní studie: Breinlinger, S., et al. (2021). "Hunting the eagle killer: A cyanobacterial neurotoxin causes vacuolar myelinopathy." Science 371(6536).
Zdroje: Science, Tisková zpráva Akademie věd České republiky
Úvodní fotografie: Christoph, Pixabay