Bez parazitů by nám bylo smutno

Jak moc se liší termín parazit v biologii od jeho užívání v běžném jazyce?

Parazit má v biologii celkem jasnou definici, i když použít ji není mnohdy úplně jednoduché. Je to organismus, který žije v těsném spojení s organismem jiného druhu. Spojení musí být dlouhodobé a aspoň v určité části životního cyklu parazita nevyhnutelné. Parazit z něj má užitek a hostitel škodu. Do této definice spadají bakterie, viry, helminti [tj. „červi“], ale také rostlinní paraziti, tj. fytoparaziti, u nichž je to ovšem složitější. Jelikož rostlina nemá srdce a nervovou soustavu, může ji něco neustále ožírat, a ona i přesto přežívá. Zvířata, která s pojmem parazit spojená nemáme, jako třeba housenka nebo kráva, pak podle této definice parazity jsou, protože ačkoli kráva trávu úplně nezabije, neustále jí odebírá část biomasy.

Není potom parazitem i člověk?

I člověk je de facto parazit. Požadavek těsného soužití jednoho jedince s druhým sice nesplňujeme, ale v širším slova smyslu bychom se za parazity považovat mohli – stejně jako všichni živočichové vlastně parazitujeme na zelených rostlinách. Jenže to by pak nebyly parazity pouze autotrofní organismy. I většina suchozemských rostlin žije v dosti těsném vztahu s určitými půdními organismy a ne vždy jde o vzájemně výhodné soužití. Mnohé stromy by bez hub nemohly existovat, zatímco houby by se i bez nich obešly; jindy to zase platí naopak. Parazitismus je prostě všude kolem nás a bez něj by nám tady bylo smutno. Ani biolog samozřejmě není rád, když mu někdo řekne „ty parazite“, ale aspoň k těm našim parazitům, kterými se zabýváme v laboratoři, nemáme negativní vztah. Víme, že někteří z nich jsou zatraceně důležití a že by bez nich bylo zle.

Lze existenci parazitismu hodnotit spíše negativně?

Je to problematické. Svět by bez parazitismu byl především o mnoho druhů chudší. Aby se udržela slušná druhová diverzita, nestačí, že si druhy rozeberou jednotlivé zdroje, které jsou k dispozici, a nějak se na ně specializují. Zdrojů je relativně málo na to, kolik existuje druhů. Musí přijít ještě něco dalšího, co umožní, aby různé druhy mohly žít pohromadě a nekonkurovat si. Velmi často je to parazit, který se specializuje na jeden druh hostitele a zařídí, že tento druh ostatní nepřeroste. Druhy se zároveň výrazně liší kompetiční schopností. Některé umějí velmi ekonomicky využívat současné zdroje, jiné se specializují na situaci, která tu byla před dvaceti miliony lety, a v nynějších podmínkách se jim daří špatně. Paraziti udržují stav, kdy kvalitní i méně kvalitní druhy mohou žít pohromadě v podobně početných populacích.

Kromě toho určitá onemocnění či alergie jsou nejspíš způsobeny tím, že jsme se zbavili některých svých parazitů. Ještě před sto lety jsme všichni měli nějaké střevní helminty, například škrkavky nebo roupy. Jednak jsme se naučili žít v podstatně kvalitnějších hygienických podmínkách, jednak máme k dispozici antihelmintika, léky proti červům. Helmintů jsme se zbavili, a měli bychom být tedy zdravější. Ale ve skutečnosti jsme si moc nepomohli, protože naše tělo bylo celou dobu existence lidského druhu i našich živočišných předků zvyklé mít v sobě helminty. Helminti nejsou v těle zdaleka pasivní, pořád si totiž musí hlídat, aby je imunitní systém nezlikvidoval. Zasahují do jeho činnosti, potlačují ty typy imunitních reakcí, které by je mohly ohrozit, ale naopak zase pomáhají nějakým jiným složkám imunitního systému, aby hostitele nezabila nějaká bakterie. A když najednou helminti vymizí, rovnováha v imunitním systému se posune někam jinam. Tato nová rovnováha může být z hlediska našeho zdraví nevýhodná, protože imunitní systém automaticky počítal s přítomností a aktivitou helmintů. Výsledkem jsou právě alergie. Vyrábíme spoustu protilátek kvůli něčemu, co není nebezpečné a kvůli čemu bychom je vyrábět neměli. Evoluce parazita a hostitele jsou propojené a nedá se říct, kdo je zde aktivnější a kdo pasivnější agens. My jsme se přizpůsobili parazitům, oni zase nám. Paraziti potřebují nás, a my zase v něčem potřebujeme naše parazity.

Pokud tedy parazit hostitelskému organismu nejen bere, ale i něco dává, není možné využít parazity v současné době právě k tomu, abychom byli naopak zdravější?

To určitě ano, dneska se už i některé typy chorob léčí tím, že se dotyčný nakazí nějakými parazity, kteří opravdu mají především pozitivní účinky. Ale obyčejně parazit škodí. Existence více druhů je sice pro nějakou louku nebo člověka výborná, nicméně pro konkrétní rostlinku, kterou nakazil virus nebo kterou zrovna okusují housenky, to samozřejmě výhodné není. V zájmu celého ekosystému je dobře, že tu paraziti jsou, ale v zájmu toho parazitovaného jedince to většinou dobré není. Jako evoluční biolog studuju kromě jiného i třeba vymírání druhů. Pokud vymřel nějaký druh bez účasti člověka, bylo to v podstatě vždycky kvůli nějakému parazitovi. Objevila se pandemie, nejčastěji virového původu, a ta druh vyhubila.

Některé typy organismů jsou na tohle obzvlášť vnímavé, například planktonní druhy, které tvoří velké a především husté, prostorově nestrukturované populace. Ty mají mnohem kratší dobu existence než druhy, které žijí u dna a vytvářejí tam jednotlivé, izolované populace. Když totiž na izolovanou populaci přijde nějaký virus, tak ji sice vyhubí, ale jen tu jednu, mnohé další zůstanou. Zatímco u veliké nestrukturované populace se může šířit vlastně bez hranic a vyhubí celý druh. A právě lidstvo, které si přesně takovou populaci vytvořilo, si koleduje o to, že ho nějaký virus taky vyhubí.

Já si ostatně myslím, že už jsme utekli hrobníkovi z lopaty, když se objevil AIDS. Tehdy jsme měli velké štěstí, že se pořádně začal šířit až v osmdesátých letech. Kdyby to bylo o třicet let dříve, kdy jsme ještě neměli monoklonální protilátky a nedokázali jsme detekovat příslušné infekční agens, AIDS nás mohl klidně vyhubit. HIV je opravdu zákeřný a obtížně odhalitelný parazit, třeba proto, že má velmi dlouhou inkubační dobu a nakažený pacient nakonec umírá na něco úplně jiného. A to má v zásobě ještě spoustu dalších triků, které teprve postupně objevujeme. Měli jsme kliku, že v době, kdy se začal šířit, jsme už dokázali zjistit, co je to za parazita, a rozlišit, kdo je nakažený a kdo nikoli. Ale dřív nebo později se objeví něco, u čeho už takové štěstí mít nebudeme. Stokrát může přijít planý poplach s ptačí nebo prasečí chřipkou, ale po sto prvé být planý nemusí.

V oblasti parazitismu se věnujete toxoplazmóze. Proč jste si právě toxoplasmu vybral jako předmět svého zájmu?

Jako evoluční biolog vyhledávám zajímavé evoluční jevy. Toxoplasma je parazit, který se potřebuje dostat z kořisti do predátora, konkrétně do nějaké kočkovité šelmy. Jedna z mnoha evolučních adaptací, jež má k dispozici, je, že dokáže měnit chování hostitele a tím zvyšuje pravděpodobnost přenosu. Už před třiceti lety se vědělo, že toxoplasma umí ovlivňovat chování myši nebo krysy tak, aby se zvýšila pravděpodobnost, že bude ulovena kočkovitou šelmou. Vzhledem k tomu, že třetina naší populace je toxoplasmou nakažena, je pro studium této manipulace modelový systém člověk-toxoplasma docela vhodný. A to, co se dá zkoumat na člověku, je jednak hodně zajímavé, protože se to týká bezprostředně nás, a jednak se to studuje poměrně snadno, protože pokusného materiálu, například našich studentů, pobíhá kolem nás dostatek.

Jak se změna chování způsobená toxoplasmou projevuje u člověka?

Z hlediska parazita je asi nejdůležitější, že se u nakažených jedinců, lidí i hlodavců, prodlužuje doba reakce na nějaký podnět. Další změny jsou už trochu složitější. Souvisejí se způsobem, jak toxoplasma této změny chování dosahuje. Toxoplasma si nese v DNA gen pro enzym, který syntetizuje důležitý neurotransmiter – dopamin. Ten ovlivňuje třeba to, jak jedinec dokáže ve svém okolí rozpoznávat a prožívat novinky. Toxoplasma dokáže zvednout hladinu dopaminu v mozku, což se u myši i člověka projeví tím, že přestane nové podněty vyhledávat. Nakažený člověk nemusí jezdit na drahé dovolené, nevyhledává třeba tolik adrenalinové sporty či drogy. Proč to toxoplasma konkrétně dělá, zatím nevíme, máme ale několik hypotéz. U myši takové změny mohou být pro toxoplasmu adaptivní. Myš, která není zvědavá, si neprohlédne pořádně okolí své nory, nenaučí se, kam se může schovat, a kočka ji tak snáze uloví. Ale to už je spekulace, těžko říct, jestli tohle je opravdu důvod, proč toxoplasma syntetizuje dopamin.

Vedlejší a velmi nepříjemný produkt této činnosti je, že toxoplasma zřejmě u vnímavých osob spouští schizofrenii. Pro schizofrenii je typická zvýšená hladina dopaminu, která má na svědomí právě ty nejnápadnější příznaky nemoci, tedy bludy a halucinace. Pomalejší reakce nakaženého člověka vedou třeba k tomu, že se u něj zhruba dvaapůlkrát zvyšuje riziko dopravní nehody než u lidí nenakažených.

A pak tu jsou zvláštnosti, kterým zatím moc nerozumíme: toxoplasma u mužů a samců krys zvedá hladinu testosteronu. U krys toxoplazmóza zvyšuje pohlavní aktivitu samců a jejich atraktivitu pro samice – u nich se však může přenášet i ejakulátem, takže možná je manipulace s hladinou testosteronu zaměřená právě tímhle směrem. U lidí zatím nevíme, jestli se toxoplazmóza předává i sexuálně a jestli testosteron může hrát nějakou významnější roli v ovlivňování chování. Ale změna hladiny testosteronu může vysvětlovat, proč toxoplasma u obou pohlaví často ovlivňuje sice stejný psychologický faktor, ale opačným směrem. Vyhledávání nových podnětů je jedna z mála vlastností, které u žen i u mužů fungují stejně, ale u velké části psychologických vlastností jdou změny opačnými směry. Například nakažení muži jsou podezřívavější, ženy důvěřivější.

Čím si to vysvětlujete?

Testosteron se zvedá jenom u mužů, u žen naopak klesá, protože u nich se syntetizuje v jiných orgánech a proces jeho syntézy je regulován jiným způsobem. Vedlejším projevem může být, že i řada psychických vlastností je u nakažených mužů a žen posunutá opačným směrem. A druhá možnost? Dnes data ukazují, že toxoplasma po nějaké době zhoršuje zdravotní stav nakažené osoby. Vytváří v nakaženém mozku cysty, kolem nichž se lokálně rozvíjí zánět, a tím vyvolává mírný, ale trvalý stres. Ví se, že muži a ženy na dlouhodobý stres reagují opačně: muž začíná být nespolečenský, nedůvěřivý a podstatně méně dbá o svůj zevnějšek, žena je naopak společenská, důvěřivá, otevřená, má hodně kontaktů, vyhledává pomoc a sama je více ochotna pomáhat, lépe se obléká a podobně. I to jsme pozorovali na našich studentech. Když jsme jich měli v pokusu asi tři sta, už se tam našly statisticky významné rozdíly ve způsobu oblékání.

V doslovu ke knize Vládce parazit Carla Zimmera píšete, že parazité jsou zodpovědní za různé vynálezy evoluce, například pohlavní rozmnožování. Co se tím míní?

Parazité vytvářejí systematický dlouhodobý tlak na to, aby se vyvinulo pohlavní rozmnožování. Kdyby neexistovali, bylo by pro organismus výhodné se rozmnožovat nepohlavně. Když organismus získá nějakou adaptivní vlastnost, je dobré, aby ji měli i potomci. Ale existence parazitů, kteří představují největší selekční tlak působící na každý organismus, dost mění situaci. V jejich přítomnosti je totiž lepší, když potomci nejsou stejní jako rodiče. Parazit se automaticky specializuje na nejhojnější typ hostitele, který se v populaci vyskytuje. Takže když jsou na tom v jedné populaci dobře jedinci s určitým genotypem, tak se sice namnoží, mají nejvíc potomků, ale problémem je, že se na něj specializují i parazité a v další generaci jsou na tom jejich potomci, nositelé stejného genotypu, úplně nejhůř. Takže je výhodné, když se v každé generaci zamíchají karty, nakombinováním genů od obou rodičů se vytvoří úplně nové genotypy, a parazit tím pádem jako by útočil na pohyblivý terč. Této hypotéze se říká hypotéza červené královny. Je to jedna z těch nejpravděpodobnějších domněnek, které vysvětlují existenci pohlavního rozmnožování. Bez parazitů by tu byly jen bakterie, ty se pohlavně rozmnožovat neumějí. Eukaryotická buňka už zřejmě od svého vzniku používá pohlavní rozmnožování.

Je něco, co v evolučních teoriích stále nezapadá?

Je třeba zvláštní, jakou roli hraje Rh faktor. Proč existují pohromadě dvě skupiny lidí – Rh pozitivní a Rh negativní? Kopií genů pro Rh pozitivitu i negativitu je v evropské populaci zhruba stejně. Jak něco takového mohlo vzniknout? Kdybychom byli na počátku všichni Rh negativní a objevil se mutant, který by byl Rh pozitivní, tak by na tom byl zatraceně špatně, protože jeho Rh pozitivním synům by umírala velká část dětí. A kdybychom byli naopak na počátku Rh pozitivní, byl by obdobně znevýhodněn Rh negativní mutant. Takže teoreticky by měla být vždy penalizována vzácnější varianta genu a měli bychom být buď všichni Rh pozitivní anebo Rh negativní – to ale nejsme. Naše výsledky ukazují, že Rh pozitivita chrání před vlivem toxoplazmózy. Reakční časy Rh negativních byly výborné, lepší než Rh pozitivních, ale to jen do okamžiku, než se nakazili toxoplazmózou, pak se jejich reakční časy dramaticky zhoršily. Na Rh pozitivní naopak neměla nákaza prakticky žádný vliv. A úplně nejlépe jsou na tom ti, kteří mají jednu kopii genu pro Rh pozitivitu a jednu pro Rh negativitu. Postupně jsme zjistili, že to platí i pro jiné negativní jevy, jako jsou třeba kouření nebo únava. Je to zvláštní, zdá se, že jsme zde narazili na něco, čemu zatím vůbec nerozumíme, a co se jednou možná ukáže jako podstatně důležitější než celá problematika vlivu toxoplazmózy na lidské chování.

Z množství knih a článků, které jsou určeny spíše laikům než odborníkům, lze vypozorovat, že se nebojíte své myšlenky popularizovat. Proč se popularizací zabýváte?

Já jsem o tom asi nikdy nepřemýšlel. Když mám pocit, že něco zajímavého můžu sdělit, sdělím to. Necítím v sobě v žádném případě povinnost „šířit vzdělání mezi prostý lid“. Některé věci možná píšu proto, že holt nemůžu dělat profesionálně úplně všechno. Je lepší inspirovat někoho dalšího, kdo se nápadu chytne, prostuduje ho, a já se časem třeba dozvím, jak to dopadlo. Je to pro mě tedy jeden z prostředků, jak se něčeho zajímavého dobrat.

A existuje ještě jeden důvod. To nejdůležitější, co jsem kdy objevil, není nějaká toxoplazmóza, nebo ochranný vliv Rh faktoru, ale teorie zamrzlé evoluce. A taková teorie se neprosadí tím, že ji budu publikovat v odborných časopisech – ta je tak obecná a tak jiná než to, co se profesionální biologové učili ve škole, že není šance, aby se pomocí odborných článků mohla rozšířit. Já samozřejmě odborné články píšu, ale pro šíření takto obecné teorie to není vhodné médium. Je třeba infikovat teorií zamrzlé evoluce co nejvíc studentů a budoucích biologů. Pokud se s ní setkají včas, mohou hledět na různé jevy, se kterými se seznámí třeba na vysoké škole, jinýma očima. Třeba si řeknou: Ale vždyť to se snadněji vysvětluje teorií zamrzlé evoluce nežli klasickou darwinistickou teorií, kterou máme v našich učebnicích.

Ostatně „zespodu“ šířil své myšlenky i Darwin – jeho slavná kniha O původu druhů přirozeným výběrem není odborná, ale popularizační. Sto let po něm nastoupil Richard Dawkins se svou evoluční teorií a také ji nepublikoval jako odbornou literaturu, také musel napsat popularizační knihu – Sobecký gen. Odborníci se na něj dívali skrz prsty a mnoho let ho vůbec ve svých článcích necitovali. Změnilo se to, teprve když dorostli studenti, kteří jeho knihu a jeho teorii znali a věděli, že se právě s její pomocí dá vysvětlit existence řady jevů, které nelze jednoduše vysvětlit pomocí Darwinovy teorie. Možná i proto se věnuju popularizaci, ale upřímně řečeno nevím, jestli je to ten hlavní důvod. Jsem si téměř jist, že i bez tohoto motivu bych psal popularizační články.

Čím se vaše teorie zamrzlé evoluce odlišuje od předchozích evolučních teorií?

Třeba zmínění helminti – klasická Darwinova teorie by předpokládala, že když vyhubíme helminty, během pár generací se lidi jejich absenci přizpůsobí změnou zastoupení různých variant genů v genofondu populace a alergie vymizí. Jenomže to není nejspíš pravda, protože přizpůsobit se podobným změnám ve svém prostředí můžeme, jen když jsme evolučně plastičtí. A to jsme podle teorie zamrzlé evoluce pouze bezprostředně poté, co druh vznikne. Náš druh Homo sapiens už určitě evolučně plastický není. Čím víc budeme měnit naše prostředí, čím víc se bude proměňovat například způsob naší výživy, tím víc se vychylujeme z toho stavu, ve kterém jsme kdysi zamrzli. A takové vychýlení má vždy nejrůznější negativní důsledky, a to nejenom alergie. Třeba výrazný pokles fertility. Dopadne to nejspíš tak, že nakonec budeme naprosto závislí na všelijakých berličkách, které nám ochotně, ale nikoli nezištně poskytne farmakologický průmysl.

Dneska je podle mne problém v tom, že různých podnětů je kolem nás tolik, že se dílo k potenciálním divákům nebo čtenářům vůbec nedostane. A když se něco jakýmkoli způsobem zpopularizuje, tak je to vždy plus. Takže když napíšu knížku, dám ji v angličtině na web. Českou verzi tam beztak dá někdo jiný. Nevěřím, že by prodej knihy ohrozilo, že si ji čtenáři přečtou na internetu. Daleko pravděpodobnější je, že si knihu člověk nekoupí kvůli tomu, že se o její existenci vůbec nedozví.