16. 3. 2023
Mateří kašička je vysoce ceněná jako zdroj živin a látek, které nasměrují vývoj larvy ve včelí matku. V matečníku však plní mateří kašička i jednu velmi důležitou a donedávna nedoceněnou úlohu. Brání vypadnutí larvy a chrání ji tak před neblahými důsledky neúprosných zákonitostí gravitace.
Larvy v matečníku naplněném mateří kašičkou
Hustota mateří kašičky závisí na kyselosti
Mateří kašička je u včely medonosné produktem dvou různých žláz. Mandibulární žlázy dělnic tvoří z valné části mastné kyseliny, hypofaryngeální žlázy mají za úkol produkovat proteinovou složku mateří kašičky. Komponenty mateří kašičky byly přednostně zkoumány z nutričního hlediska. Její další úlohy zůstávaly stranou zájmu badatelů. Mezinárodní tým v čele s Anjou Buttstedtovou z Martin-Luther- -Universität Halle-Wittenberg nyní toto „bílé místo“ na mapě poznání mateří kašičky zaplnil překvapivým objevem, o němž vědci referují v časopise Current Biology. Sekreční buňky hypofaryngeálních žláz syntetizují v endoplazmatickém retikulu komplex proteinů označovaných souhrnně jako MRJPs (Major Royal Jelly Proteins). Tyto proteiny vznikají při neutrálním pH kolem 7,0 a stejnou kyselost si udržují i po dobu, po kterou jsou uchovávány ve zvláštních sekrečních rezervoárech. Vlastní mateří kašička je ale díky nízkému pH mastných kyselin z mandibulárních žláz o poznání kyselejší a její pH se pohybuje kolem 4,0.
Kyselost prostředí výrazně ovlivňuje vlastnosti proteinů mateří kašičky ze skupiny MRJPs. Například velmi hojný protein MRJP1 se za neutrálního pH 7,0 spojuje do čtveřic společně s kvartetem malých proteinových molekul apisiminu. Jakmile ale pH klesne k hodnotám kolem 4.0, protein MRJP1 polymeruje a vytváří za účasti apisiminu mnohem větší útvary. V kyselém prostředí se polymerující proteiny mateří kašičky shlukují do vláknitých sítí. Pod elektronovým mikroskopem je patrné, že síť tvoří vlákna a disky nanometrových proporcí. Vznik těchto útvarů a jejich seskupení do sítí jsou závislé na kyselosti prostředí a dochází k němu až při hodnotách pH pod 5,0. Zároveň s tím se mění i viskozita mateří kašičky. V kyselém prostředí – při formování disků, fibril a sítí – viskozita dramaticky narůstá. Změny viskozity kašičky v závislosti na pH jsou dány zvláštními vlastnostmi proteinů MRJPs.
Matečník
Mateří kašička jako dvousložkové lepidlo
Význam vysoké viskozity mateří kašičky prokázal tým Anje Buttstedtové zajímavým experimentem. Vědci nasadili domatečníků včelí larvy a přidali mateří kašičku s různě upraveným pH. Pokud si mateří kašička udržela obvyklou kyselost, pak se po obrácení matečníků dnem vzhůru nestalo, že by z některého larva vypadla. Pokud však byla kyselá reakce kašičky aspoň zčásti neutralizována, začala kašička „řídnout“ a ztrácela viskozitu. Takto „zřídlá“ kašička hůře lepí a larvě hrozí vypadnutí zmatečníku. Jasně se to ukázalo už při pH 4,8, kdy se vmatečníku neudrželo 40% larev. Při pH mateří kašičky 5,3 už se neudrželo v matečníku 90 % larev a při pH 5,9 to nezvládla ani jedna.
Buňky plástu pro larvy předurčené k vývoji v dělnice nebo trubce staví včelí dělnice tak, aby podélná osa směřovala horizontálně. Pro vývoj budoucí matky jsou určeny speciální větší buňky, které bývají orientovány vertikálně. Z takto orientované buňky hrozí larvě vypadnutí a její bezpečný vývoj zajistí pouze dostatečně viskózní „lep“. Mateří kašička se pro tyto účely dokonale hodí. Vysokou viskozitu ale potřebuje mateří kašička až v buňce plástu. Pokud by zhoustla dřív, třeba ve vývodných cestách žláz, znamenalo by to pro včelu vážnou komplikaci.
V hypofaryngeálních žlázách dochází při sekreci proteinů MRJPs k poklesu jejich kyselosti z původně neutrálních hodnot kolem 7,0 až na 6,3, ale to k nárůstu viskozity nestačí. Sekret žlázy zůstává „tekutý“ a snadno odchází ze žlázy jejími vývodnými cestami. Dostává se do ústní dutiny včely, kde jeho kyselost dále klesá a pH dosahuje hodnoty kolem 5,0. Také za tohoto pH zůstává sekret tekutý.
Dělnice vylučují do buňky plástu odděleně sekrety hypofaryngeální a mandibulární žlázy. Teprve v buňce se oba sekrety – čirý a bělavý – vzájemně smísí. Sekret mandibulárních žláz má díky vysokému obsahu mastných kyselin pH pod 4,0 a srazí výsledné pH mateří kašičky na hodnoty kolem 4,0. Tím je zajištěn vznik disků a fibril proteinů MRJPs. Viskozita mateří kašičky díky tomu trojnásobně naroste a spolehlivě „přilepí“ larvu ke dnu buňky.
„přilepí“ larvu ke dnu buňky. Dělnice mají zřejmě nad viskozitou kašičky určitou kontrolu, protože poměrem obou sekretů ve směsi určují výsledné pH.
„Je to systém podstatně sofistikovanější než jakékoli dvousložkové lepidlo vyráběné člověkem, protože zároveň slouží jako vysoce kvalitní potrava,“ píší Anja Buutstedtová a spol. v závěru své studie v Current Biology
Nejdůležitější role při proměně mateří kašičky na „lepidlo“ patří proteinu MRJP1. Ten byl dříve mylně považován za signální protein určující vývoj larvy v matku. Nyní je jasné, že při vývoji včelí matky sehrává zcela jinou, ale naprosto nezastupitelnou úlohu. Pokud se larva v matečníku neudrží, vynikající nutriční hodnota mateří kašičky přijde nazmar.
Text: Jaroslav Petr
Foto: WikiMedia, Pixabay