Sluch se v našem životě uplatňuje dávno předtím, než přijdeme na svět. Plod v těle matky vnímá tep krve v jejích cévách i tlukot jejího srdce. Registruje zvuky z okolí. Slyší matčin hlas i jeho intonaci. Kojenec si vybavuje zvuky, které k němu před narozením pronikaly do dělohy. Mohlo by se zdát, že ptáci nic podobného nepraktikují, protože potomek se vyvíjí ve vejci mimo tělo matky. Ale to by byl omyl. Ptačí rodiče zpívají zárodkům ve vejci a sdělují jim tak důležité věci. Ptačí embryo tyto signály od rodičů slyší, a dokonce se podle nich zařídí.
Názorný příklad nabízejí australští pěvci zebřičky pestré (Taeniopygia guttata). Matky zpívají zárodkům ve vejci zvláštní tichý popěvek, který se vůbec nepodobá zvukům, jakými spolu komunikují dospělí ptáci. K tomuto prozpěvování se však uchýlí pouze v případě, že je v posledních dnech před vylíhnutím mláďat horko. Jaký má „zpěv pro horké dny“ účel? To zjišťovaly australské bioložky Mylene Marietteová a Katherine Buchananová z Deakin University. Před deseti lety nahrály mateřský „žhavý zpěv“ a pak jej pouštěly vajíčkům inkubovaným v umělé líhni bez přítomnosti matky. Ve srovnání s mláďaty, kterým během inkubace přehrávaly zvuky vzájemné konverzace dospělých zebřiček, byla mláďata vylíhlá z vajec vystavených „zpěvu do horka“ výrazně menší.
Menší tělesné rozměry se můžou na první pohled jevit jako handicap, protože menšího ptáka automaticky považujeme za slabšího a neduživějšího. Malé tělo má však příznivější poměr mezi objemem a povrchem a snáze se ochlazuje. Proto jsou v horku výhodnější těla menší a v zimě naopak těla mohutná, protože tak snadno neprochládají. Zebřičky, kterým matky ještě před vyklubáním z vejce zpívají „žhavý song“, jsou navzdory menším tělesným rozměrům životaschopnější a plodí více potomků. Jsou si své zvýšené odolnosti k teplu zjevně vědomy, protože si k hnízdění vybírají teplejší místa, kde nečelí tak tvrdé konkurenci ptáků, kteří nejsou na vysoké teploty tak dobře adaptováni.
Celkem nenápadný zvuk tedy přehodí vývoj ptačího zárodku ve vejci na kolej, která vede k lepší adaptaci na významnou zátěž. Mechanismus, jakým se to děje, ale zůstával neznámý. To nyní napravil mezinárodní tým vedený Julií Georgeovou z Clemson University v USA a Katherine Buchananovou. Ve studii publikované ve vědeckém časopise Journal of Experimental Biology došli vědci k závěru, že „žhavý song“ mění v mozku zárodků aktivitu genů zapojených do tvorby tzv. hematoencefalické bariéry. Tu tvoří buňky ve stěnách mozkových cév, když se zformují do vrstvy neprostupné pro širokou paletu látek. Účelem hematoencefalické bariéry je ochrana citlivých buněk mozku před škodlivými látkami, které se dostanou do těla a mohly by do citlivé nervové tkáně mozku pronikat z krve.
Nezralá hematoencefalická bariéra výhodou
Nové studie se zúčastnila i Mylene Marietteová, která přehrávala vyvíjejícím se embryím zebřiček před plánovaným líhnutím nahrávky „žhavého songu“.
„Způsob, jakým embrya zebřiček detekují varovné signály, zatím nebyl testován. Kromě sluchu by se na něm mohlo podílet i vnímání vibrací a možná i další smysly,“ vysvětluje Marietteová.
Těsně před vylíhnutím odebrala z mozků mláďat vzorky a ty předala genetikům z londýnské Queen Mary University. Vědci pak zjišťovali, které geny v mozku zárodku v reakci na „žhavý song“ mění svou aktivitu. Očekávali, že se „probudí“ geny regulující produkci hormonů. Ty se však k akci neměly, což vědce notně zaskočilo.
„Zpočátku to pro nás bylo zklamání,“ říká Julia Georgeová.
Záhy se ukázalo, že na „žhavý song“ reagují snížením aktivity geny zapojené do svalových kontrakcí, např. tropomyosin 1, a dále pak geny důležité pro vytváření mezibuněčných spojů. V cévách části mozku známé jako hypotalamus pak došlo ke zpomalenému vyzrávání hematoencefalické bariéry. Mozek díky tomu nabyl na odolnosti vůči vyšším teplotám. Geny v buňkách cév hypotalamu reagovaly skutečně na zpěv matek varujících zárodky před vysokými teplotami a nikoli na samotné zvýšení teplot. Marietteová totiž vejce inkubovala tak, aby embrya nebyla vystavena teplotě vyšší než 37,5 °C.
##seznam_reklama##
„Je pozoruhodné, jak varovné signály vydávané rodiči změnily vývoj jejich potomků,“ říká Georgeová a dodává, že změny v cévách hypotalamu by mohly potomky v pozdějším životě chránit před dopady veder změnou průtoku krve mozkem. „Zdá se, že varovné signály působí v hypotalamu hlavně na cévy a nikoli na neurony produkující hormony. To může být pro ptáky mimořádně užitečné vzhledem k tomu, jak zranitelný je krevní oběh v jejich mozku při přehřátí.“
Zatím se tedy zebřičky dokážou před vlnami veder celkem účinně bránit. Podle Julie Georgeové však tento systém ochrany funguje, jen když rodiče přesně předpoví podmínky, s nimiž se mláďata po vylíhnutí setkají. „V rychle se měnícím klimatu hrozí, že tenhle systém přestane fungovat,“ varuje Georgeová.
Video: Zebřička pestrá a její hlasové projevy
Prameny:
Mariette, M. M. and Buchanan, K. L. (2016). Prenatal acoustic communication programs offspring for high posthatching temperatures in a songbird. Science 353, 812-814.
Subba, P., Mariette, M. M., Palios, K. A., Emmerson, M. G., Versace, E., Buchanan, K. L., Clayton, D. F. and George, J. M. (2026). Prenatal acoustic communication triggers adaptive vascular programming in the developing avian brain. J. Exp. Biol. 229, jeb252287.