Vědci zkoumají netopýry, kteří vylétají ze zimovišť

25. 04. 2019

Nejpozději v dubnu se netopýři probouzejí z hibernace a vylétají ven z chladných štol a jeskyní. Téměř celou zimu v nich visí hlavou dolů natěsnaní jeden vedle druhého u stropu a podél stěn, jejich tělesná teplota nestoupá nad šest stupňů Celsia a váží asi jako polévková lžíce cukru. Vědci konec hibernace využívají k poslednímu sběru vzorků, které budou v následujících měsících analyzovat. Odebírají netopýrům sliny, krev, váží je, měří je a hledají stopy plísňového onemocnění, které ohrožuje nejen české netopýry.

Hbitým krokem míříme stále hlouběji do tmavé a studené šachetní chodby v areálu lomů u obce Mořina na Berounsku. Zatímco výletníky, kteří se vydali kolem nedaleké Velké Ameriky, hřejí teplé dubnové paprsky slunce, my si podzemní cestu osvětlujeme malými čelovkami. Rytmus chůze nekompromisně udává zoolog Jan Zukal, který odhodlaně míří za svým cílem: najít letošní poslední zimující netopýry, zkontrolovat je a odebrat vzorky z jejich tkání k následnému detailnímu výzkumu. Hned na začátku nás vědec uklidňuje, že se netopýrům nic nestane, po zjištění tělesných parametrů a odebrání potřebných vzorků je vypustí zpět do štoly.

Po několika stech metrech zpozorujeme u stropu trs asi šesti na sebe namačkaných zvířat. Jedná se o netopýry velké (Myotis myotis), u nás relativně početný druh, na zimovištích je dobře rozeznatelný a je dost velký na to, aby z něj mohli vědci odebrat všechny potřebné vzorky. Zastavujeme se a klidným krokem nás dochází také rozvážný vedoucí výzkumu hibernace netopýrů Jiří Pikula z Veterinární a farmaceutické univerzity Brno následován dalšími dvěma kolegy.

Podchlazení jako šetřič energie

Jeden z vědců vytahuje blok a tužkou zakresluje tvar trsu, každé zvíře přitom označí pořadovým číslem. Druhý zaměřuje jednoho netopýra po druhém laserovým teploměrem a diktuje kolegovi teplotu.

„Přizpůsobuje se prostředí, vidíte, že teplota stěny je tady kolem pěti stupňů Celsia a třeba tento netopýr má o tři desetiny stupně méně. Je to jejich způsob, jak ušetřit energii, kterou by jinak museli vydat na zahřívání,“ vysvětluje Jan Zukal z Ústavu biologie obratlovců AV ČR.

Vědci s reportérkou ve štole na Berounsku

Začátkem dubna, kdy noční teploty stoupají nad 10 stupňů, opouštějí postupně netopýři svá zimoviště. Zvyšuje se totiž šance, že venku najdou dostatek hmyzu, jímž se živí. Netopýr velký si pochutnává zejména na střevlících, které loví při zemi, nepohrdne ale ani jinými zástupci bezobratlých. Za noc naloví téměř tolik hmyzu, kolik sám váží.

Hibernující spermie

V době, kdy zimoviště navštěvujeme, na místě zůstávají zejména samci netopýrů. Většina samiček už vyletěla, potřebují se včas rozhýbat, nabrat síly a nastartovat vývoj embryí. Netopýři mají pozoruhodný způsob rozmnožování. Zatímco zástupci jiných živočišných druhů prožívají na jaře námluvy, různě si nadbíhají a lákají se k milostným hrátkám, netopýři se navzájem vůbec nepotřebují. Spářili se totiž už na podzim a ze zimovišť odlétají nezávisle na sobě.

„Spermie zůstávají v reprodukčních orgánech samičky po celou zimu. Na jaře dozraje a uvolní se vajíčko, dojde k jeho oplození uskladněnou spermií a k březosti, která trvá zhruba dva měsíce. Na přelomu května a června se pak rodí mláďata,“ popisuje Jiří Pikula.

Samičky vytvářejí takzvané letní kolonie. Ve velkém počtu obývají stanoviště většinou ve věžích hradů, zámků a kostelů. Největší taková kolonie v Česku čítá až 2800 samiček. Vezmeme-li v úvahu, že se každé z nich narodí jedno mládě, rozroste se kolonie až na 5600 jedinců.

„Představa, že by člověk našel své dítě ve skupině skoro 3000 dalších dětí, je neuvěřitelná, ale netopýří samičky to zvládnou. Z předchozích zjištění vyplývá, že se nestarají o cizí mláďata, jen o ta svoje, která bezpečně poznají pomocí pachu a izolačních hlasů,“ doplňuje Jan Zukal. Netopýři se spolu dorozumívají různými zvuky, z nichž některé jsou nad úrovní lidské slyšitelnosti (20 kHz).

Netopýří mateřské mléko je velmi výživné. Samičky musí zpočátku ulovit obrovské množství hmyzu, mláďata za pár dní několikanásobně zvětší svou hmotnost. Zhruba za měsíc už jsou skoro stejně velká jako dospělci a osamostatňují se. Zatímco samičky se věnují mláďatům a žijí ve společenství, samci se v létě různě potulují krajinou. Výjimečně vytvářejí skupinky, většinou žijí samotářským životem až do podzimu, kdy nastává doba páření.

Pohlaví netopýra se pozná na první pohled – když tedy máme to štěstí, že zvíře vidíme zblízka a můžeme je otočit bříškem nahoru. Druhotné pohlavní znaky jsou stejné jako u všech savců.

Nemoc bílého nosu

Po zaměření a zapsání teploty všech netopýrů sundává Jan Zukal jednoho po druhém ze stropu. Nejprve prohlédne, jestli nemají viditelné známky plísně na čumáčku a v jeho okolí, roztáhne jim křídla a umožní kolegovi odebrat opatrně štětičkou vzorky plísní a bakterií z křídel.

Odebírání vzorků z křídel netopýra

Někteří z netopýrů, které si v ten den můžeme zblízka prohlédnout, skutečně mají trochu bílého chmýří hlavně kolem nosu. Trpí nemocí zvanou syndrom bílého nosu, která je známá rovněž pod zkratkou WNS podle anglického white-nose syndrome. Chorobu má na svědomí plíseň Pseudogymnoascus destructans, jež napadá netopýry v období hibernace. Plíseň poškozuje kůži a napadené netopýry vyčerpává. Nebezpečí představuje hlavně pro americké netopýry, některé kolonie v severní Americe choroba za posledních 10 let téměř vyhladila.

Právě čeští vědci včetně Jana Zukala a Jiřího Pikuly se syndromu bílého nosu v minulých letech intenzivně věnovali a přišli s klíčovými výsledky.

Netopýrům škodí vitamin

Jedním z nejvíce překvapivých zjištění českého WNS týmu, který vedla Natália Martínková z Ústavu biologie obratlovců AV ČR, bylo, že za netopýří nemocí stojí v normálních podmínkách neškodný vitamin B₂ (neboli riboflavin) vylučovaný plísní. V podmínkách hibernace netopýr riboflavin neabsorbuje, a ten se postupně hromadí. Při styku s kyslíkem a světlem produkuje riboflavin volné radikály, což vede k oxidačnímu poškození buněk.

Evropští netopýři včetně českých jsou kupodivu vůči nemoci tolerantní. Plíseň je sice také napadá, ale nepůsobí jim takové problémy jako jejich americkým příbuzným. V severní Americe se WNS objevil později než u nás. Podle českých vědců tak existuje naděje, že i u amerických druhů se postupem času vyvine podobná rovnováha mezi hostitelem a patogenem jako v Evropě a američtí netopýři zcela nevyhynou.

Projekt zaměřený na výzkum nemoci bílého nosu skončil v roce 2015, současný na něj ale přímo navazuje. „Sledujeme u netopýrů výskyt syndromu WNS s nástroji, které máme vyzkoušené z minula a zároveň studujeme i další stresory, které v době hibernace netopýry ovlivňují,“ přibližuje projekt podpořený do konce roku 2019 Grantovou agenturou ČR jeho spoluřešitelka Natália Martínková.

Kroužkování a odběr krve

I netopýři, které vidíme ve štole, jsou nakažení plísní Pseudogymnoascus destructans. Rozsah poškození jejich tkání se naplno projeví nasvícením speciální UV lampou, kterou si vědci přivezli přímo ke štole, a následně i detailním výzkumem dalšími metodami v laboratoři. Po prvotních odběrech štětičkou a změření teploty Jan Zukal s kolegy jednoho netopýra po druhém vsunuje opatrně do světlého plátěného pytlíčku, který položí ke stěně štoly. Takhle postupně shromáždí celkem 19 sáčků. Následuje návrat ze štoly, opět svižným krokem procházíme zhruba kilometrovou trasu za světlem.

V malé místnosti vedle štoly si pak vědci rozloží zápisník, pár základních měřicích přístrojů, zkumavky, kroužky, podobné jako se používají ke značení ptáků, a jehly k odběru krve. „Netopýry okroužkujeme, změříme jim předloktí, zvážíme je a tukoměrem odečteme množství tuku v těle. Potom uděláme výtěr z tlamy na možnou přítomnost vztekliny a z řitního otvoru na bakterie,“ popisuje Jan Zukal.

Vážení netopýra

Většina netopýrů ze štoly váží na konci hibernace méně něž 25 gramů. V aktivním letním období mají kolem 30 až 35 gramů. I množství tuku je v zimních měsících odlišné od letního období, při vstupu do hibernace tvoří tuk až 30 procent váhy a postupně se spotřebovává. Na konci hibernace je jeho množství až šestkrát nižší.

Plíseň na křídlech

Dva vědci se z týmu oddělí a připraví si v sousední tmavé kůlně UV lampu. Vezmou si část pytlíčků s netopýry, aby je podrobili nasvícení, které má odhalit rozsah poškození tkáně plísní. Jiří Pikula roztáhne prvnímu netopýrovi křídlo a položí jej na svítící plošku. Najednou si všímáme barevných skvrn na křídle, které pod běžným světlem vůbec nejsou vidět.

„Tady u tohoto jedince můžeme říct, že je infikovaný a že plíseň již poškodila kůži. Záleží na postižené ploše, někdy se onemocnění srovnává s popáleninovým syndromem. Čím větší plocha a víc do hloubky, tím větší problémy. V Evropě se pohybuje plocha postižení křídla do 10 procent, kdežto v severní Americe zabírá až 40 procent,“ vysvětluje Jiří Pikula.

Poté bere do ruky bioptickou jehlu, kterou udělá dvě dírky do postižené tkáně, odebere histopatologický vzorek, který uloží do formalínu k budoucímu zkoumání, a druhý umístí do sterilní zkumavky, aby se z něj dala následně v laboratoři kultivovat plíseň pro další výzkumy. Maličký kruhový defekt, který zůstává na místě odběru, se do několika dnů až týdnů zcela zahojí.

Rozsah poškození křídel plísní se naplno projeví nasvícením speciální UV lampou

Totéž pak opakuje u všech dalších 18 zvířat. Ta jsou kupodivu docela klidná, nijak se odběrům nebrání, že jsou živá, nám dokazují, až když jsou pak opět v bezpečí uzavřeného plátěného pytlíku. Na vodorovně zavěšené tyči v improvizované terénní laboratoři spočívají necelé dvě desítky hýbajících se pytlíčků. Tím, jak jsou delší dobu v teple, se netopýři probouzejí z hibernace a začínají být aktivní.

Naštěstí se dnešní terénní práce pomalu chýlí ke konci. Už zbývá jen odebrat netopýrům krev. A na to si chceme ještě počkat, protože to se jen tak nevidí.

Odběr krve se provádí v sousední světlé místnosti. Jehlu bere do ruky Jiří Pikula, kolegové odebírají pomocí mikropipety vzorky do malých zkumavek. Celkem se odebírají čtyři vzorky krve, z nichž se následně budou zkoumat různé hematologické a biochemické parametry, budou se hledat protilátky na plísně, vzteklinu a také krevní paraziti. Jehlička namočená do heparinu proti srážení krve se zapíchne do drobné žilky na křídle netopýra a krev teče. Netopýři stále zůstávají v klidu.

Co se děje při hibernaci?

Současný projekt si klade za cíl zjistit, co se vlastně děje s netopýřím organismem v době hibernace. Jakkoli se to může zdát překvapivé, zatím jde o téma ne zcela prozkoumané.

Netopýr je stejně jako člověk savec. Máme toho mnoho společného. Schopnost hibernovat to ale není. Při příliš silném chladu nám začnou umrzat konečky prstů, ztrácejí barvu, stáhnou se kapiláry, sníží se průtok krve a cítíme silnou bolest. I netopýrům se v chladu omezí průtok krve, sníží se tlak a okysličení tkání. Výsledek je ale odlišný.

Netopýr bolest necítí a teplotě se přizpůsobí. „V rámci genomu relativně příbuzného organismu zřejmě musí existovat nějaký molekulární mechanismus, který umožňuje přežívat bez problémů snížení teploty a opětovné navrácení kyslíku do tkání,“ říká Natália Martínková.

Hibernace se od běžného spánku liší tím, že se utlumí fyziologické procesy a v těle se některé věci dějí úplně jinak než v době aktivity. Například se neškodný riboflavin stane toxickým. Je možné, že podobně škodlivě můžou na hibernující organismus působit i jiné látky? Co třeba pesticidy?

„Pesticidy jsou účinné proti hmyzu, pro teplokrevné živočichy by měly být bezpečné a zpracovatelné. Ale co když se teplokrevný živočich dostane na teplotu hmyzu? Tyto podrobnosti bychom rádi zjistili,“ dodává Natália Martínková.

Prospěšné to bude nejen pro život netopýrů, ale i pro lidskou medicínu. Podchlazení organismu se totiž využívá při některých složitějších operačních zákrocích. Jistě by bylo velmi cenné zjistit, jak podchlazený organismus s utlumenými fyziologickými funkcemi reaguje na některé látky, které jsou za normálních okolností neškodné.

Cesta k výsledkům vede přes laboratoř

Ke konkrétním odpovědím vede ještě poměrně dlouhá cesta, která odběrem vzorků ve štole teprve začala. Po dobrodružství v terénu následují ještě dlouhé hodiny laboratorní práce a vyhodnocování výsledků. „Mám velmi ráda moment, kdy přijdou data z experimentálních výsledků. Vidím dlouhé sloupce čísel a písmen, z nichž zpočátku nejde nic vyčíst, pak ale náhle nastane okamžik, kdy se podaří data zpracovat a vzejde z nich něco nového a překvapivého,“ říká Natália Martínková.

Na rozdíl od vědkyně, která přiznává, že práce ve štolách a jeskyních ji působí klaustrofobii, a lépe se cítí v laboratoři, vypadají Jan Zukal s Jiřím Pikulou při práci v terénu velmi spokojení. Jen za letošní zimní sezónu sesbírali vzorky od tří stovek netopýrů, po návratu z lomu na Berounsku je čekal ještě výjezd do ruských jeskyní, kde měli nabrat vzorky od další stovky zvířat. Všichni zkoumaní netopýři dostávají po ukončení odběrů dávku glukózy, která jim dodává ztracenou energii a tekutiny. Vědci je nesou zpět do útrob štol a jeskyní a vypouštějí je na svobodu.

Text je převzat a upraven z článku Jak se zkoumají netopýři z časopisu A / Věda a výzkum 02/2018. Celé znění článku naleznete v online verzi časopisu na našich webových stránkách nebo po kliknutí na následující obrázek a odkazy.

Časopis A / Věda a výzkum 2/2018 k listování
Časopis A / Věda a výzkum 2/2018 ke stažení (PDF)