Chemické "otisky prstů" pakobylky  
Donedávna byla hlavní metodou studia jedů, které produkují různé druhy hmyzu, vysokotlaká chromatografie. Moderním přístrojům na NMR spektroskopii ale stačí i nepatrné množství chemické látky. Analýza sekretu pakobylky Anisomorpha buprestoides pomocí NMR přinesla překvapivá zjištění.

 

Zvětšit obrázek
Pakobylky rodu Anisomorpha se běžně sdružují do takovýchto skupin. Tento typ chování spolu se signalizací pomocí noh také podporuje představu rozvinuté komunikace mezi jedinci. Využití chemické látky na obranu proti predátorům i pro účel vzájemné komunikace se tak celkem nabízí.

Pakobylky skutečně jsou ta většinu času nehybná „dřívka“, občas chovaná dětmi v teráriích. Neznalí je obvykle napřed vůbec nemohou při pohledu do terária rozeznat, po jejich identifikaci coby hmyzu část z pozorovatelů vyjadřuje hrůzu nebo i odpor. Takže se u těchto tvorů jedná o krásný (mnohdy doslova) příklad ochranného zbarvení ale i tvaru těla, neboli mimikry. Jinou strategií, kterou živočichové mohou zvolit, aby se vyhnuli pozření predátorem, je zbarvení výstražné, odstrašující - aposematické. To volí většinou (ale ne jenom) takové druhy, které disponují nějakým chemickým prostředkem, pomocí něhož jsou pro potenciální predátory buď přímo jedovatí, nebo alespoň nepoživatelní díky nějaké štiplavé látce, kterou jsou vybaveni. Výstražné zbarvení je předzvěstí toho, že by se predátor s takovým nepříjemným zážitkem setkal, a tak vlastně chrání živočicha s ochranným zbarvením před nutností vlastního prověření jeho zbraní.  Taková situace už by pro něj mohla být smrtelná. Nejčastějším vzorem výstražného zbarvení je u hmyzu kombinace žluté a černé – vosy nebo sršně zná každý. Barevný vzor složený z černé a červené používají dva druhy pakobylek z amerického kontinentu, chované teraristy i u nás – Anisomorpha monstrosa a Anisomorpha buprestoides. Celý rod Anisomorpha je řazen do čeledi Pseudophasmatinae. I přes velkou reprodukční schopnost patří k poněkud náročnějším druhům, protože se neživí jako většina druhů pakobylek břečťanem nebo listy ostružiníků, ale vyžadují listy z keřů  ptačího zobu (Ligustrum vulgare).

 

Zvětšit obrázek
Sameček se v dospělosti sice trvale vozí na hřbetě samičky, při konzumaci potravy se ale chová dost autonomně – vyklápí se skoro jako rameno autojeřábu.

Další zvláštností obou druhů je, že v dospělosti je sameček připojen trvale v rámci nepřetržité kopulace k dvakrát větší samičce, takže se jí jakoby vozí na hřbetu. Oba jedinci ale dokáží při chůzi koordinovat pohyb noh obou z nich, neboť i sameček používá svých šesti noh k pohybu. Krom toho používá tento druh pakobylky podupávání nohama na podklad k signalizaci mezi sebou.  Při podráždění vystřikují jak samečci tak samičky nad sebe  štiplavý aerosol ze žláz umístěných na horní straně hrudi. Tento sekret, vzdáleně podobný svou konzistencí mléku pryšcovitých bylin, vůní poněkud připomíná formaldehyd.

 


Mezi metody na analýzu různých organických látek nebo jejich směsí produkovaných rozličnými živočichy patří tradičně různé druhy chromatografie, hmotová spektrometrie nebo kapilární elektroforéza. Spektroskopie založená na nukleární magnetické rezonanci (NMR) vychází ze skutečnosti, že v silném magnetickém poli částice jádra atomu mohou zaujmout dva odlišné stavy. Mezi nimi mohou přecházet po přijmutí energie ze silného radiofrekvenčního zdroje. V závislosti na okolních skupinách absorbuje atom energii radiových vln při různých frekvencích a nebo různých intenzitách magnetického pole.

 

 

Zvětšit obrázek
Dva stereoizomery dolichodialu: dialdehyd anisomorphal a alkoholová forma, tedy původní dolichodial

Výsledný záznam s charakteristickými signály absorbce tak porovnáním s tabulkami - databázemi někdy v minulosti naměřených hodnot  vypovídá o chemickém složení organické molekuly. Nukleární magnetická rezonance ovšem ke studiu různých organických látek biogenního původu nemohla být donedávna používána proto, že množství látky, kterou vesměs drobný hmyz dokáže vyrobit, bylo pro analýzu pomocí NMR spektroskopie, většinou nedostatečné. To se dříve řešilo právě u pakobylky Anisomorpha buprestoides tak, že bylo skleněnou tyčinkou postupně podrážděno až tisíc jedinců tohoto druhu.  Od každého jedince  byl odebrán dráždivý sekret. Tyto nepatrné dávky byly spojeny a výsledné množství už stačilo na jednu analýzu.

 

 

Zvětšit obrázek
Ukázka, jak může vypadat NMR spektrum

Inovace přístrojů na NMR ale podstatně snížily detekční limit a tak v nových NMR lze již analyzovat vzorek odebraný z jediné podrážděné pakobylky.
NMR měření, která byla se sekretem pakobylky A. buprestoides provedena, odhalila jako dominantní složku jejich „slzného plynu“ obyčejnou glukózu. Vedle ní je ale přítomna směs terpenoidních dialdehydů – dvou stereoizomerů desetiuhlíkového dolichodialu. V systematickém názvosloví se dolichodial nazývá 2-(1-Formylvinyl)-5-methylcyklopentankarbaldehyd. 

 

Stereoizomery tohoto typu byly již v minulosti nalezeny u některých mravenců a také u rostin z příbuzenstva máty. Vlastně u těchto organismů šlo o jeden z těchto izomerů – právě o dolichodial. Druhá forma byla popsána jako anisomorphal.
Tím, že nový NMR přístroj je schopen proměřit NMR spektrum v množstvích odebraných jen z jednoho exempláře pakobylky, výzkumníkům to dovolilo odhalit, že u každého takového jedince je poměr stereoizomerů dolichodialu trošku jiný. Tak se zrodila představa chemického otisku prstů, tedy unikátní kombinace izomerů, která je charakteristická pro každého jedince pakobylky Anisomorpha buprestoides.

Nakonec se sice ukázalo, že tento poměr se v čase proměňuje i u jednotlivých exemplářů, to ale může znamenat, že kromě „fingerprintu – otisku prstu“ hraje přesný poměr obou izomerů i roli jakéhosi kódu, využívaného v komunikaci mezi jedinci tohoto druhu.

 

Zdroj:
1. Chemical Biology  1 (8), 511 – 513; Aug 2006
 2. Chemical & Engineering News 84 (39), 15; Sept 2006

 

Autor: Petr Hanák
Datum: 05.11.2006 12:39
Tisk článku

Hmyz a motýle -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 388 Kč
cena: 345 Kč
Hmyz a motýle


Diskuze:

Potřebuju pomoc

sorge,2008-05-13 20:02:55

cus hele nwm jak poznam u pakobylek samce od samičky kdyžtak mi napište na sorge8zavináčseznam.cz

Odpovědět

Terminologická poznámka

edison,2006-11-05 15:31:08

Anglický termín radiofrequency (RF) se do češtiny překládá jako vysokofrekvenční (VF). Tento stav platí již cca 100 let a vychází z faktu, že české radiotechnické názvosloví vychází z příčin, či principů, zatímco anglické z důsledků, nebo prvního obvyklého použití.
Dokonalým příkladem toho je zkratka AVC, která česky znamená "automatické vyladění citlivosti" (tak to funguje), zatímco anglicky "automatické řízení hlasitosti" (tak to uslyší vlastník rádia).

Odpovědět


Druhá technická

Z. Rohlík,2006-11-05 21:29:46

Nejedná se o stereoizomery (prostorové izomery) a dokonce ani o izomery - ty dvě formy nemají stejný sumární vzorec. Diol je produktem hydratace aldehydu (formálně adice H-OH na C=O).

Odpovědět


A k RF

Z. Rohlík,2006-11-05 21:33:48

v tomto kontextu (NMR) se používají termíny jako "radiofrekvenční" celkem běžně etc. V tom bych problém neviděl. To vite, my chemici...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace