V našem kulturním regionu jsou netopýři po staletí vnímaní jako symbol temnoty a zla. Proto se také s blížícím se Halloweenem všude objevují jejich zobrazení. Pro jejich fascinující schopnosti, jakými jsou echolokace, odolnost vůči virům či dlouhověkost, bychom však na ně měli pohlížet spíše jako na superhrdiny, jak podotýká irská vědkyně Emma Teeling. Právě její laboratoř vedla rozsáhlou genetickou a paleontologickou studii netopýrů, jejíž výsledky v září publikoval časopis Nature. Zapojili se do ní také vědci spjatí s Přírodovědeckou fakultou UK.
Rozsáhlý a dlouholetý projekt Bat1K laboratoře Emmy Teeling z University College Dublin mimo jiné dokázal, že netopýři se vyvinuli v Evropě už před 65 miliony let a odtud se rozšířili do celého světa. Téměř současně se u nich vyvinula echolokace, tedy schopnost orientovat se v prostoru pomocí zvukových vln. Díky zmapování genů netopýrů se budou moci vědci nyní zaměřit na konkrétní úseky DNA, které zodpovídají za netopýří odolnost vůči virům a jejich dlouhověkost. To může do budoucna pomoci v medicíně v boji proti infekčním chorobám či v lepším případě pochopení mechanismu stárnutí.
Do výzkumu se zapojilo 136 vědců z celého světa, včetně Marka Uvizla, který do laboratoře Emmy Teeling odešel po absolvování PřF UK jako postdok, a jeho někdejšího školitele docenta Petra Bendy. Ten vedle PřF UK pracuje také jako kurátor sbírky savců Národního muzea v Praze. Proč byl pro studii podstatný i drobný druh netopýra, kterého český tým odchytil v Namibii, a co dalšího výzkum, který započal už v roce 2017, o netopýrech zjistil? O tom všem hovoří Petr Benda v rozhovoru pro UK Forum.
V západní kultuře je netopýr vnímán jako symbol temnoty a strachu, člověk si ho asociuje spíš s tím negativním. V Číně je naopak symbolem zdraví, bohatství a rodinné sounáležitosti. Ke kterému pojetí máte blíž? Co symbolizují netopýři pro vás?
Pro mě rozhodně netopýr není žádným ďábelským stvořením. Negativní stopa v západní kultuře patrně pramení z jejich nočního života, tajemného způsobu fungování, tichého létání, zjevování se odnikud a vletování do místností. Zřejmě z toho vzniklo spojení s démony či čerty, kteří bývají zobrazováni s netopýřími křídly. Já mám ale netopýry rád, nejsou jen mým pracovním objektem, jsou to hezká a většinou neobyčejně roztomilá zvířata. Pro lidi, kteří v nich vidí zlo, zůstává tato krása utajena právě kvůli jejich skrytému nočnímu způsobu života. Když mám netopýra v ruce, nic tajemného na něm ale není, je to milé zvíře.
Proč si netopýři zaslouží být studováni?
Pro lidstvo je důležité poznávat přírodu, která jej obklopuje. V mém případě jde o taxonomii, tedy – zjednodušeně řečeno – o kategorizaci okolní přírody. Tuto práci započal Carl Linné ve svém díle Systema Naturae, kde ještě psal verše o tom, že přírodu třídí k oslavě Božího díla. My dnes pokračujeme formálně v tomtéž, i když už v tom většinou nespatřujeme oslavu Stvořitele. Pořád v tom však vnímáme ohromnou sílu tvořivé přírody. Neustále musíme počítat s tím, že věci jsou jinak, než jsme se dosud domnívali, často také když hodnotíme populace a jejich příbuznost.
Vedle základního výzkumu a taxonomie je tu však celá řada dalších zásadních témat. V poslední době se intenzivně mluví o zoonózách, tedy přenosech chorob. Lidé i netopýři jsou savci teplokrevní a dlouhověcí. Patogeny, které je využívají, tak mohou být snadno sdílené. Po pandemii covidu-19 se toto téma hodně diskutovalo. Viry mohou v netopýrech dlouhodobě přežívat a množit se, přičemž netopýrům to často nijak fyziologicky neškodí, nevykazují patologické příznaky. Pokud ale dojde ke kontaktu s člověkem, nastává problém. Kde přesně se vzal SARS-CoV-2, se možná nikdy s jistotou neprokáže, ale existuje řada patogenů vázaných na tropické netopýry, typicky virus marburg. Výzkum netopýrů je proto potřebný nejen pro mapování přenosu infekcí, ale také pro pochopení toho, proč samotným netopýrům tyto viry neškodí.
Otázkou také je, jak se vyrovnávají s dlouhověkostí. Netopýři jsou navíc jednou z mála skupin savců, kteří kombinují dlouhověkost s hibernací, tedy pravým zimním spánkem. Hibernace, která by organismus měla teoreticky vyčerpávat, u netopýrů mírného pásma naopak přispívá k dlouhověkosti. Drobný savec, který by běžně žil kolem deseti let, což je na zvíře této velikosti už tak pětkrát víc než u srovnatelného hlodavce nebo hmyzožravce, dokáže v mírném pásu přežít třicet až čtyřicet let. Absolutní rekord je dokonce padesát let. Fyziologické a epidemiologické adaptace netopýrů, jejich genetická výbava pro zvládání infekcí i dlouhého věku, se dnes na mnoha světových pracovištích bouřlivě studují.
To byl i podnět k rozsáhlému výzkumu, jehož výsledky nedávno vyšly v časopise Nature a na němž jste se podílel spolu s Markem Uvizlem?
Byla to kombinace několika věcí. Iniciátorkou tohoto výzkumu byla irská laboratoř profesorky Emmy Teeling, která se dlouhodobě zabývá právě genetikou dlouhověkosti a sleduje označené kolonie netopýrů v mírném pásmu. Profesorka Teeling už před více než dvaceti lety ve své doktorské práci zásadně revidovala fylogenetické vztahy hlavních skupin letounů. Tehdy sekvenováním dlouhých genových úseků potvrdila to, co se do té doby jen tušilo, tedy že kaloni nejsou sesterskou skupinou všech ostatních netopýrů, ale tvoří vnitřní větev jedné ze dvou hlavních evolučních linií.
Mezitím uplynulo dvacet let, shromáždilo se obrovské množství nového materiálu a velmi zlevnily celogenomové analýzy. Před dvaceti lety byla vrcholem molekulární fylogenetiky analýza několika mitochondriálních genů. Dnes se na to díváme s lehkým úsměvem, protože mitochondriální data mohou být u vysoce mobilních létajících tvorů zavádějící. Některé populace blízkých druhů netopýrů se spolu kříží anebo křížily v nedávné minulosti. Pokud byste studovali pouze mitochondriální DNA, takové populace by se jevily jako jediný druh, ačkoliv jaderná DNA jasně naznačuje druhovou samostatnost. Nová studie, jejíž výsledky byly publikovány v Nature, proto zahrnula 103 kompletních genomů pokrývajících všech 21 v současnosti uznávaných čeledí řádu letounů.
Jaké jsou tedy hlavní poznatky tohoto rozsáhlého projektu?
Především se podařilo detailně popsat fylogenetickou stavbu celého řádu letounů a také to, které genové rodiny to dokumentují a jakým způsobem.
Druhým zásadním výstupem je datování vzniku celé skupiny. Nejstarší známé fosilie netopýrů jsou staré zhruba 53 milionů let. Díky zařazení 44 třetihorních netopýřích fosilií do analýzy se podařilo zjistit, že k oddělení netopýří linie a jejímu základnímu rozpadu došlo už před 65 až 66 miliony let, tedy někdy v době odchodu dinosaurů na přelomu druhohor a třetihor. Netopýři představují nesmírně starou savčí radiaci (proces, při kterém se ze společného předka vyvinulo velké množství nových druhů adaptovaných na různá životní prostředí, pozn. red.), jejíž některé linie existují dodnes.
Proč se tak sofistikovaný nástroj, jakým je echolokace, vyvinul právě u netopýrů? A proč jim zůstaly funkční oči?
Netopýři se pohybují v naprosté temnotě v otevřeném trojrozměrném prostoru, kde potřebovali orientační opěrný bod. Nejsou však jediní. Echolokaci v určité míře využívají drobní hmyzožravci, kteří jsou blízce příbuzní netopýrům. Ti ji využívají pro orientaci v podzemních norách nebo ke komunikaci. A samozřejmě kytovci, kteří čelí podobnému problému, pohybují se v 3D prostoru bez záchytných bodů, navíc ve vodě, kde se zvuk šíří podstatně snáze a do větší vzdálenosti než ve vzduchu. Placentální savci mají k echolokaci obecnou predispozici zděděnou po drobných hmyzožravých předcích a tato schopnost se naplno rozvinula tam, kde to prostředí nekompromisně vyžadovalo.
Oči netopýrům (stejně jako kytovcům) zůstaly proto, že používat zrak je energeticky mnohem levnější než využívat echolokaci. Pokud se netopýři pohybují prostorem, který dobře znají a mají ho zmapovaný, echolokaci vypnou. To je také důvod, proč je dokážeme chytat do nárazových ornitologických sítí. Natáhneme je do koridoru, kudy pravidelně létají po paměti a kde nepoužívají echolokaci, a oni nám pak vletí přímo do sítě.
Navíc existuje mnoho netopýrů, pro které je zrak klíčový při lovu anebo sběru potravy. Jiné druhy při lovu echolokaci nepoužívají vůbec a spoléhají na takzvané pasivní naslouchání. Mají ohromné ušní boltce a velmi jemný sluch, takže pouze poslouchají, jak hmyz šustí v listí. Tito netopýři mají často poměrně velké oči a jejich echolokační hlasy jsou velmi tiché. A kaloni, kteří se živí především plody, schopnost hlasivkové echolokace ztratili.
Jak jste se do tohoto velkého projektu zapojil vy a váš tým? Co byl váš hlavní přínos?
Do projektu jsme vstoupili ze dvou stran. Můj bývalý doktorand Marek Uvizl působí v dublinské laboratoři profesorky Teeling jako postdoktorand a podílel se na samotných laboratorních genetických analýzách. Já jsem byl terénní posila. V takto rozsáhlé studii bylo nezbytné osekvenovat zástupce všech čeledí, včetně těch nejvzácnějších s omezeným areálem rozšíření.
Protože dlouhodobě provádím výzkum v Namibii, mohl jsem dodat vzorky velmi specifické jihoafrické skupiny z čeledi žlázokřídlecovitých (Cistugidae). Jde o drobné netopýry rodu Cistugo, kteří žijí velmi vzácně v úzkém pásu suchých stepí na přechodu k poušti Namib a podél jihoafrického eskarpmentu (hraniční oblast mezi nížinami při západním pobřeží jižní Afriky a vnitrozemskou náhorní plošinou Highveld, pozn. red.).
Díky osmnácti expedicím do Namibie vím docela dobře, kde je hledat. Kolegové z Dublinu využili mých zkušeností a díky tomu byla ve studii pokryta i tato chybějící čeleď.
Co vás přivedlo právě do Namibie?
Do Afriky jsem jezdil už dříve a věděl jsem, že netopýří fauna Namibie je prozkoumaná jen velmi málo a nikdo se jí tam systematicky nevěnuje. Na konferenci ve Svazijsku jsem se před lety potkal s kolegou z Národního muzea ve Windhoeku, který tehdy dělal doktorát na hlodavcích. Když jsem se mu zmínil o tom, že by mě zajímali netopýři Namibie a zda by nechtěl na takovém výzkumu spolupracovat, nadšeně souhlasil.
Od té doby sháním finance, abych tam mohl alespoň jednou ročně odjet. Namibie je obrovská země, zhruba desetapůlkrát větší než Česká republika, ale žijí v ní jen tři miliony obyvatel. Je to suchá náhorní plošina s nadmořskou výškou kolem tisíce metrů, se stabilním klimatem a minimem patogenů, proto se tam historicky Evropanům tak líbilo. Člověku, který má zkušenost se suššími oblastmi – pracoval jsem dlouhá léta na Blízkém východě – se tam pracuje výborně.
Teď se ale chystáte do Etiopie. S jakým cílem do země budete cestovat?
Mířím do etiopského Somálska, což je z hlediska chiropterologie (vědní obor zabývající se řádem letounů, pozn. red.) naprosto neprobádaná oblast. Z celé Etiopie je známo kolem stovky druhů netopýrů, což odpovídá tomu, že jde o rozmanitou zemi s horskými i deštnými lesy a suchými i lesními savanami. Všechny dosavadní znalosti ale pocházejí z centrálních hor nebo ze západu a severu země. Suché polopouštní oblasti na východě směrem k Somálsku nikdo nezkoumal. V nedávné době jsem navštívil somálské státy Somaliland a Puntland, a během krátké doby jsem tam odchytil čtyři nové druhy. Očekávám tedy, že v této části Etiopie bude téměř každý nález netopýra velmi cenný.
Propojujete někdy své vědecké obory s vaší ženou, docentkou Zdeňkou Bendovou, která se na PřF UK zabývá chronobiologií? Nejsou netopýři jako živočichové, kteří jsou aktivní v noci, zajímaví pro studium fungování biologických hodin?
Pokud to rodinná situace dovolí, jezdí se mnou ráda do terénu, ať do Afriky či do Středomoří. Je to pro ni svým způsobem dovolená, ale zároveň mi tam velmi pomáhá, manipulace se sítěmi není práce pro jednoho člověka. Za ty roky přesně ví, co je v terénu potřeba, rád s ní proto jezdím, dobře se mi s ní pracuje.
Pokud jde o vědecké propojení, o biologických hodinách netopýrů jsme v minulosti samozřejmě debatovali. Netopýři ale vnímají světelný cyklus v zásadě stejně jako ostatní savci. Jejich vnitřní cirkadiánní hodiny mají periodu delší než 24 hodin a musejí se denně kalibrovat světlem. Z hlediska chronobiologického výzkumu je ale modelový hlodavec, primárně noční savec stejně jako netopýr, mnohem snáze dostupný a finančně úspornější než práce s netopýry.
Vedle akademického působení na univerzitě jste kurátorem savčí sbírky v Národním muzeu. Co tato profese obnáší?
Práce kurátora stojí tradičně na třech pilířích: sbírkotvorném, vědeckém a osvětovém či popularizačním. Sbírkotvorná činnost znamená péči o stávající fond a jeho rozšiřování, ať už vlastními terénními sběry, nebo přijímáním darů, např. ze zoologických zahrad nebo od veřejnosti.
Osvětová činnost zahrnuje výstavy a popularizaci v médiích. Já osobně rediguji vědecký časopis vydávaný Národním muzeem, což je spíše komorní redakční práce. A vědecká složka spočívá ve výzkumu biodiverzity – samozřejmě zejména netopýrů – a jeho publikování. Taxonomie je dnes z pohledu impakt faktorů a scientometrie trochu upozaďována, v časopisech typu Nature končí jen výjimečně. Pro muzejní instituci je takováto práce ale naprostý základ.
Před časem jste publikoval studii, v níž jste revidoval sbírky Přírodovědného muzea ve Vídni a zpochybnil původ historických exemplářů netopýrů, kteří byli vedeni jako nálezy z Libanonu. Jak takové pátrání vypadá?
To je vlastně čistě historická práce, zoologie je v ní málo, ale mě osobně nesmírně baví. Nedávno jsem například publikoval studii o historických sběrech žiraf v Národním muzeu. Zkoumal jsem lebky a kůže a postupně rozkrýval neuvěřitelné osudy těch zvířat, jak se sem v 19. století dostala a kdo je preparoval.
V případě Vídně šlo o důsledek historického nepořádku v evidenci. V 60. letech 20. století se tehdejší vídeňský kurátor snažil zpětně spárovat fyzické exempláře v depozitáři se starými inventárními knihami. Někdy to ale udělal poněkud nahodile jen na základě domněnky. S rakouským kolegou se nám podařilo zrekonstruovat trasu původního sběratele, což byl entomolog, který netopýry sebral jen mimochodem. Cestoval po tehdejší osmanské Sýrii, což je území zahrnující dnešní Sýrii, Libanon, Jordánsko i Izrael. Ukázalo se, že lokalizace do Libanonu byla nepodložená a také, že některé kusy k tomuto sběrateli vůbec nepatřily.
Jaký význam mají pro moderní vědu muzejní sbírky z 19. století? Proč je tak důležité je uchovávat?
Jejich význam je naprosto zásadní. Dříve si ale někteří kurátoři bohužel neuvědomovali jejich historickou a vědeckou hodnotu. Exponáty byly určené do expozice pro návštěvníky, když ty staré mohli v expozici nahradit novými a povedenějšími, ty staré vyhodili.
Dnes víme, že staré sbírky jsou nenahraditelné ze dvou důvodů. Tím prvním je existence takzvaných typových jedinců čili holotypů. Když popisujete nový živočišný druh, musíte určit jeden konkrétní fyzický exemplář – tzv. jmenný typ – na který je vědecké jméno druhu navždy navázáno. Pokud v budoucnu vzniknou taxonomické pochybnosti, jaký druh měl autor popisu na mysli, musíte se vrátit k tomuto referenčnímu jedinci. Většina popsaných druhů savců má své typy ulovené v 19. století, některé dokonce už v 18. století. Některé instituce vydávají dokonce celé katalogy, v nichž informují o typech, které ve své sbírce mají. Roste s tím prestiž sbírky, čím více typových jedinců má, tím více je badateli navštěvovaná a využívaná.
Druhým důvodem je moderní molekulární genetika. Z historických kůží a lebek ulovených před 150 lety dnes dokážeme izolovat archaickou DNA. Můžeme tak přímo geneticky porovnat historické populace s těmi současnými nebo osekvenovat typový materiál a vyřešit letité taxonomické záhady.
Co děláte s exponáty, které už kvůli jejich stavu není možné vystavovat?
Ukládáme je do depozitářů a snažíme se zafixovat jejich stav. V depozitářích máme například celou řadu preparátů, které do Evropy ze svých cest přivezl cestovatel Emil Holub. Kolem Holuba koluje mýtus, že s ním tehdejší ředitel muzea Antonín Frič nechtěl spolupracovat a jeho dary odmítal. Ve skutečnosti to bylo ale přesně naopak. Holub ale většinu svých sbírek věnoval do Vídně, další část shořela v Budapešti během revoluce v roce 1956, něco je v Paříži, Londýně i jinde. V Praze máme odhadem 150 kusů.
Holub byl neuvěřitelný propagátor sama sebe. Živil se přednáškami a v každé venkovské sokolovně, kde přednášel, potřeboval ukázat exotická zvířata. Když mu došly vlastní sběry z Afriky, preparovaná zvířata porůznu dokupoval, takže některé jeho exponáty ve skutečnosti z jižní Afriky vůbec nepocházejí.
Některá z Holubových zvířat byla až do rekonstrukce historické budovy Národního muzea vystavena do roku 2011 ve stálých expozicích. Dnes jsou uložena v depozitáři, protože pro moderní expozice se zhotovují nové preparáty a historické kusy chráníme pro vědecký výzkum.
Samotná expozice je jen nepatrná část muzejní práce. Z vědeckého hlediska je preparované zvíře v expozici prakticky znehodnocené – svítí na něj světlo, sedá prach a preparací z něj zbyla jen napnutá kůže. Pro moderní vědu je mnohem cennější uchovávat celé drobné savce v alkoholu nebo preparovat samostatně lebky nebo celé kostry a měkké tkáně v alkoholu nebo v mrazáku.
Úkolem zoologické sbírky Národního muzea je dokumentovat zoologickou diverzitu celé planety v její absolutní šíři. V tom je jeho smysl. Jen v mé podsbírce máme na 40 tisíc savců, kolegové entomologové své sbírky ani nepočítají na kusy, ale na desetitisíce krabic a jen odhadují miliony preparovaných exemplářů v nich.
| doc. RNDr. Petr Benda, Ph.D. |
| Absolvent zoologie na Přírodovědecké fakultě UK. Už jako diplomant a doktorand se zaměřoval na chiropterologii, které se věnuje dosud. Dlouhodobě se zabývá výzkumem fauny netopýrů Evropy, Blízkého východu a Afriky, odkud popsal několik nových druhů. Přednáší na PřF UK a je kurátorem sbírky savců Národního muzea v Praze. |
