Rubínové žíly

Co se týká výkopových prací, nachází i živočichové obývající vodní ekosystémy široké uplatnění. O pracovní náplň žížal a dalších půdních obracečů (bioturbátorů) se na dně vod běžně zasazují larvy pakomárů (Chironomidae). Pozice je to nesmírně záslužná, neboť rozmělňování opadu s jeho přehrnováním se utváří členité prostředí pórů a chodníčků (tzv. drilosféra), které s oblibou kolonizují bakteriální dekompozitoři. Larvy rytím nahromaděnou hmotu provzdušní a v nezanedbatelném množství zpátky navrátí do vodního sloupce. Svým zapojením do složité sítě potravních vztahů dotvářejí tak tito dělníci výkonnou manufakturu pro mineralizaci živé hmoty – neb předkousané sousto se tráví snáz. Rozpadlé částečky totiž odkrývají v součtu řádově větší plochu oproti původnímu kompaktu, což se kriticky projeví na celkové době i kvalitě rozkladu.

Autoři u vybraných bezobratlých živočichů testovali, jakou část aerobní spotřeby pokrývá při různých parciálních tlacích kyslíku hemoglobin. Předpoklad experimentu stojí na tom, že oxid uhelnatý (CO) dokáže s kyslíkem soutěžit o vazebné místo na hemoglobinu (Hb), přičemž vykazuje vyšší afinitu. Přidání CO vedlo k vyvázání kyslíku, což umožnilo odhadnout příspěvek Hb do dýchání. Nižší hodnoty poklesu příjmu kyslíku na začátku nebo na konci křivky naznačují vazbu kyslíku mimo toto rozpětí. Za normoxických podmínek se funkční křivka hemoglobinů přizpůsobených vázání kyslíku při nízkém parciálním tlaku blíží proto nule. Naopak vytěsnění kyslíku oxidem uhelnatým při vyšší saturaci odráží přínos daného hemoglobinu při dostatečné koncentraci kyslíku v prostředí.  

Weber, R. E., & Vinogradov, S. N. (2001): Nonvertebrate Hemoglobins: Functions and Molecular Adaptations. Physiological Reviews, 81(2): 569–628. Dostupné z: doi: 10.1152/physrev.2001.81.2.569

Kdo někdy vyjmul larvy pakomárů z rybničního bahna, nejspíše narazil na červíky se sytě červeným tělíčkem. Ukázkové patentky (rudá forma) ale zdaleka nejsou pravidlem v jiných habitatech. Nepřekvapí proto, že začervenání úzce souvisí s podmínkami prostředí, v nichž larvy dlouhodobě žijí. Odpovědnost za toto zbarvení nese hemoglobin, kyslík vázající protein, který koluje v krvi obratlovců i hemolymfě mnoha skupin bezobratlých živočichů. Být doslova napěchovaný molekulou přenášející kyslík se náramně hodí těm jedincům, kteří se pravidelně ocitají v oblastech vydýchaného sedimentu, kde se přirozená difuze plynů skrze tělní povrch stává omezenou. Hemoglobin pakomárů ještě dokonale vyhovuje jejich potřebám, poněvadž nejlépe zachycuje kyslík při nižším prosycení. 

Jako nevyzpytatelný faktor v bahnitém prostředí vystupuje zrovna tak pH. Složitější obratlovci vlastní důmyslné mechanismy regulující tělní pH, ale co pakomáří larvy? Nějaké si rovněž opatřili, protože by nic dobrého nevěstily útroby odpovídající redukčnímu charakteru rozhraní sedimentu. Důsledkem nastíněné acidózy by nemohl být kupříkladu efektivně distribuován kyslík, neboť za nízkého pH se jej hemoglobiny chopí neochotně. Děje se to kvůli Bohrovu efektu, který se projeví pokaždé, jakmile na hemoglobin nasednou kyselé protony (ev. oxid uhličitý).

Na úrovni lokálních acidobazických změn našel ovšem zmiňovaný mechanismus vítanou roli. Stojí za podstatou předání kyslíku od dýchacího ústrojí do míst jeho spotřeby (tkání), jelikož metabolicky aktivní části těla jsou vůči svému blízkému okolí kyselejší a to podněcuje oxy-hemoglobin procházející těmito tkáněmi přenechat kyslík přednostně právě jim. Sám hemoglobin evidentně plní funkci jakéhosi pufru, když ve tkáních nepřímo tlumí kyselý charakter zplodin vznikajících během buněčného dýchání výměnou za kyslík.

Nadmíru tento proces napomáhá obnově okysličení buňkám pracujícím na anaerobní dluh, neboli bez kyslíku na úkor prudšího poklesu pH (hromaděním mimo CO2 ještě netěkavých kyselin). Takovými okrsky běžně bývají u obratlovců rychlá svalová vlákna a v případě diskutovaných pakomárů tkáně, v nichž probíhají metabolicky nákladné přeměny do podoby dospělce během kuklení (metaformóza). Larvičky ale nezřídka zažívají takové přidušení často mnohem dříve, jestliže obývají prostředí řídké na kyslík...

Kamimura, S., Matsuoka, A., Imai, K., & Shikama, K. (2003): The swinging movement of the distal histidine residue and the autoxidation reaction for midge larval hemoglobins. European Journal of Biochemistry, 270(7): 1424–1433. Dostupné z: doi: 10.1046/j.1432-1033.2003.03498.x