V posledních letech jsme ve světě svědky návratů slavné biblické metly, která je pro člověka ze střední Evropy tak trochu jako z pohádky. Jsou to nálety ohromných hejn sarančí stěhovavých (Locusta migratoria), v nichž se překvapivě velkou rychlostí pohybují miliardy věčně hladových jedinců.
V letošním pandemickém roce je to opět velmi aktuální téma. Ohromná množství sarančat letos devastují pole ve východní Africe a ohrožují dostupnost potravin v Pákistánu. Podobné výjevy byly ve skutečnosti v minulosti běžné i v Evropě, ale v posledních staletích se z našeho kontinentu vytratily. Na území Čech a Moravy proběhla poslední známá velká invaze sarančí stěhovavých ve středověku.
Jedno saranče není nijak zvlášť nebezpečné. Na zahradě byste ho beznadějně přehlédli. Čas od času ale taková sarančata, která žijí více méně jednotlivě, změní vzhled, nahromadí se na jednom místě a vytvoří hejno, které se pak vydá na zkázonosnou cestu. Jedno takové hejno může pokrýt plochu několika kilometrů čtverečních a jeho celková hmota může dosáhnout několika tisíc tun.
Odborníci si už dlouho lámali hlavu tím, co je pro saranče stěhovavé spouštěčem, který je přiměje opustit solitérní životní styl a vydat se za ostatními do hejna. V podezření již bylo mnoho chemických látek, ale žádná z nich se nakonec nepotvrdila jako klíčový chemický signál pro vytvoření hejna.
Letitou záhadu teď zřejmě vyřešil tým čínských vědců, který vedl Le Kang z Čínské akademie věd. Kritickým signálem je podle nich feromon 4-vinylanisol (4VA), označovaný též jako 4-methoxystyren, uvádí autoři v publikaci vydané prestižním časopisem Nature. Je pro sarančata jako neodolatelný parfém. Tento feromon začnou sarančata vylučovat, pokud zjistí, že jsou v těsné blízkosti několika dalších sarančat. Ke spuštění produkce feromonu 4VA podle všeho postačuje, když se setká čtyři až pět sarančat.
Ukázalo se, že feromon zabírá jak na solitérně žijící sarančata, tak i na sarančata v hejnu. Funguje bez ohledu na věk sarančat i jejich pohlaví. Feromon 4VA pak vábí další sarančata z okolí, která se přidávají ke vznikajícímu hejnu. Společně pak vylučují více a více feromonu, který přiláká více a více sarančat. Rozběhne se zpětnovazebná smyčka, která nakonec vytvoří ohromné hejno sarančat.
Čínský tým zkoumal několik vytipovaných chemických látek, o nichž bylo známo, že je sarančata stěhovavá vylučují. Badatelé detailně analyzovali chování sarančat, sledovali jejich elektrofyziologii, prozkoumali strukturu jejich čichových receptorů a uskutečnili experimenty v terénu. Z jejich výzkumu nakonec vyplynulo, že je to právě feromon 4VA, který funguje jako signál pro vytvoření hejna.
Půjde to vypnout?
Práce Kangova týmu tím ale neskončila. Vědci pak detailně studovali, jakým způsobem saranče detekuje signál molekulami 4VA. Podařilo se jim určit oblast tykadel sarančat, která je zodpovědná za detekci tohoto feromonu, a pak také objevili gen Or35, který je pro detekci feromonu 4VA nezbytný. Když pak badatelé „vypnuli“ gen Or35 pomocí oblíbeného genetického editoru CRISPR/Cas9, tak tím vytvořili sarančata, která na vábení feromonu 4VA nereagují a nevytvářejí hejna.
Tento objev nabízí hned několik pozoruhodných možností využití. Jednou z nich je vytvoření GM sarančat, která nebudou schopná reagovat na feromon 4VA a vytvářet zhoubná hejna. Jejich geny by pak následně bylo možné bleskurychle rozšířit mezi další sarančata metodou tzv. genového tahu (i v češtině se častěji používá anglický výraz „gene drive“). Další možností je naopak vsadit na působení feromonu 4VA a vytvořit chemické pasti, do nichž by bylo možné nalákat a následně zlikvidovat velká množství sarančat.
Kangův tým už v laboratoři i v terénu vyzkoušel, že feromon 4VA jako návnada opravdu funguje. V obou případech se jim povedlo úspěšně nalákat množství sarančat. Kang přiznává, že metodu bude ještě nutné důkladně vyladit, než se z fáze experimentů dostane k praktickým aplikacím. Prozatím ale mohou říct, že pasti s feromonem jsou velmi účinné a mohly by se stát první „rychlou“ aplikací jejich objevu.
Leslie Vosshallová z amerických laboratoří Laboratory of Neurogenetics and Behavior na Rockefeller University k tomu podotkla, že zřejmě neslibnějším uplatněním objevu „shlukovacího“ feromonu sarančat by bylo nalezení chemické látky, která by dokázala blokovat navázání molekul feromonu na příslušný receptor sarančat. Podle Vosshallové by se taková chemikálie mohla stát chemickou „protilátkou“, kterou by bylo možné aplikovat sarančatům stěhovaným. Po takovém zásahu by se z nich opět stala mírumilovná a spořádaná sarančata, která by se vrátila k solitérnímu životu.
Vosshallová také připomíná, že některé věci ohledně feromonu 4VA ještě nejsou úplně jasné. Nevíme například, jestli je látka 4VA jediným faktorem, který vyvolává vznik hejna sarančat. Také nevíme, jak na feromon 4VA reagují další druhy sarančat. Kang je přesvědčený, že by se vhodným způsobem geneticky upravená sarančata stěhovavá mohla stát udržitelným a vůči přírodě vstřícným řešením problému se sarančaty. Zároveň ale upozorňuje, že by takový projekt vyžadoval rozsáhlé, nejlépe mezinárodní a také dlouhodobé úsilí. Samozřejmostí by také bylo důkladné zhodnocení rizik takového projektu.
