Ako reagujú na stres primáty? A čo z toho vyplýva pre homo sapiens?
V septembri 2017 zasiahol Portoriko hurikán Maria. Táto najväčšia prírodná katastrofa v dejinách krajiny si vyžiadala 3.000 ľudských obetí. V niektorých častiach ostrova bolo na dlhé mesiace prerušené poskytovanie základných služieb. Devastácia sa však neobmedzila iba na Portoriko. Extrémne silný vietor udrel aj na malý ostrovček Cayo Santiago, ktorý leží asi kilometer od východného pobrežia krajiny. Toto malé územie na ploche 600 x 400 metrov je dnes domovom početnej kolónie makakov rhesus, pochádzajúcich z Indie. Usídlili sa tam v roku 1938 a dnes ich tam žije okolo 1.500. Vedci, ktorí im dlhodobo venujú zvýšenú pozornosť, vďaka hurikánu mohli zblízka preskúmať vplyv prírodnej katastrofy na sociálny život týchto hravých, ale občas aj agresívnych zvierat. Maria výskumníkom dokonca umožnila nahliadnuť aj hlbšie, do biologických pochodov na bunkovej úrovni, ktoré katastrofa spustila v organizmoch relatívne voľne žijúcich zvierat.
Ostrovček primátov
Biotop na „opičom“ ostrovčeku bol takmer z troch štvrtín spustošený. Ako zázrakom kolónia makakov katastrofu zvládla takmer v plnej zostave, aj keď niektorí jej členovia krátko po hurikáne podľahli zraneniam. Väčšina preživších stromov však zostala bez listov a tieň sa stal nedostatkovým tovarom. Priemerná teplota na ostrove stúpla o neuveriteľných +8 °C.
Hneď po ničivej udalosti sa zainteresovaní ľudia začali o „svoje“ zvieratá obávať. Veď vedcom najmä z blízkeho Karibského výskumného centra primátov univerzity v Portoriku, ale aj ďalším, ktorí o makakoch zverejnili veľa štúdií, ponúkalo Cayo Santiago dlhodobo jedinečné prírodné laboratórium. Preto sa ponáhľali, aby ohrozeným zvieratám opravili zničený systém zásobovania sladkou vodou a zabezpečili im prísun kalórií. Ani pred hurikánom nemala polodivá populácia makakov na ostrove dostatok prirodzenej potravy a výskumníci ich raz za deň kŕmili.
„Bolo to desivé obdobie,“ spomína neurovedec Michael Platt z Pensylvánskej univerzity, jeden z vedúcich multidisciplinárneho tímu výskumníkov, ktorí sledujú život a správanie týchto primátov už vyše desať rokov. Ale hneď, ako kríza pominula, si vedci uvedomili, že hurikán im rýchlosťou vyše 200 km/h otvoril dvere na ďalšie zaujímavé výskumy. „Zrazu sme mali jedinečnú príležitosť študovať okolnosti jednej z veľkých prírodných katastrof, ktoré so zmenou klímy prichádzajú čoraz častejšie,“ skonštatoval Platt.
Hurikán a imunita
Po takmer piatich rokoch po vyčíňaní hurikánu jednu zo štúdií zverejnil prestížny časopis PNAS (Zborník Národnej akadémie vied USA). Poznatky, ktoré v nej vedci zhrnuli, dokumentujú, že katastrofálne narušenie životného prostredia makakov na Cayo Santiago ovplyvnilo ich imunitný systém natoľko, že to urýchlilo proces ich starnutia. Práca naznačila, že silné hurikány ako Maria, alebo aj iné rozsiahle prírodné či iné katastrofy môžu viesť k predčasnému starnutiu ľudí, ktorí nimi boli postihnutí.
„V skutočnosti boli východiskovým bodom pre výskum vplyvu Marie na izolovanú ostrovnú kolóniu primátov štúdie realizované na ľuďoch,“ povedala Marina Watowich, postgraduálna študentka evolučnej biológie na Washingtonskej univerzite, spoluautorka štúdie v PNAS. Uviedla, že jej kolegovia už predtým zistili, že ľudia, ktorí prežili traumu (v tomto prípade šlo o vojnu), často mávajú závažné následky: prejavuje sa u nich chronický zápal nízkeho stupňa, zvýšené riziko výskytu kardiovaskulárnych chorôb alebo iných rizík súvisiacich s vekom. Pri niektorých typoch traumatického stresu vedci zistili náznaky molekulárnych zmien v bunkách, ktoré odrážajú zrýchlené starnutie. Nik však predtým nezdokumentoval zmeny na bunkovej úrovni v súvislosti s prírodnou katastrofou.
Vedcom veľmi pomohol prístup ku vzácnemu zdroju: vzorkám krvi, ktoré výskumníci zvieracím obyvateľom Santiaga odobrali každý rok ešte pred katastrofou v rámci dlhodobej štúdie o tom, ako sa činnosť ich génov prejavuje na interakcii so sociálnym prostredím. Výskumný tím vďaka tomu mohol porovnať vzorky krvi 435 makakov rhesus pred hurikánom s krvou odobratou 108 zvieratám rok po udalosti.
„Vzorky ľudskej krvi pochádzajúce z obdobia pred a po katastrofických udalostiach väčšinou nie sú k dispozícii,“ vysvetlil behaviorálny ekológ Daniel Blumstein z Kalifornskej univerzity v Los Angeles, ktorý sa na štúdii nepodieľal. Informácie získané vďaka katastrofe na Cayo Santiago sú preto z vedeckého hľadiska nezvyčajne cenné, hoci samotným darcom, žiaľ, nič dobré nepriniesli. Vedcov zaujímal predovšetkým stav imunitných buniek makakov. O bunkách imunitného systému je známe, že spolu s narastajúcim vekom sa menia a že pokračujúce molekulárne zmeny môžu viesť až ku chronickému ochoreniu. Ďalším prvkom, ktorý oslabuje imunitný systém, je stres. Silné alebo pretrvávajúce stresujúce zážitky, ktoré preniknú človeku „pod kožu“, skôr či neskôr vedú ku chronickým chorobám, a tie, samozrejme, skracujú život.
Pochmúrna matematika
Výskum krvi odobranej makakom pred a po hurikáne predpoklady o zmenách imunity nielen potvrdil, ale dokonca výrazne spresnil hranice, v ktorých sa škody na bunkách imunitného systému pohybujú. Preživšie primáty totiž vykazovali také zmeny, akoby zostarli v priemere o dva roky, čo je adekvátne siedmim až ôsmim rokom ľudského života. „Táto matematika je dosť pochmúrna,“ znel Plattov komentár.
Vyzerá to tak, že hurikán zanechal najväčšie stopy na bielkovinách tepelného šoku. Ide o skupinu bielkovín, ktoré zabezpečujú správnu reakciu bunky na stres akéhokoľvek druhu, či už ide o vystavenie vysokej teplote, prekyslenému prostrediu alebo jedovatej látke. Bielkoviny tepelného šoku pomáhajú pri správnom skladaní ďalším bielkovinám, nevyhnutným aj pri reakcii na stres. Vzorky krvi odobraté opiciam po hurikáne preukázali zníženú expresiu génov pre tieto bielkoviny, pričom ten istý jav sa vyskytuje aj pri starnutí. Znížená expresia proteínových génov tepelného šoku u ľudí by preto mohla zvýšiť riziko výskytu podobných neurodegeneratívnych chorôb ako Alzheimerova choroba, pod ktorú sa podpisuje práve nesprávna funkcia a tvar bielkovín, uvádzajú vedci v štúdii.
Zvieratá vystresované hurikánom taktiež vykazovali známky nárastu počtu zápalových imunitných buniek pri relatívnom poklese počtu buniek, ktoré zápal potláčajú. To všetko sú zmeny, ktoré vedci zaznamenali aj v bunkách starších makakov. Zvýšenie zápalu môže viesť ku mnohým chronickým chorobám spojeným so starnutím vrátane obávaného alzheimera, hovorí Noah Snyder-Mackler, evolučný biológ z Arizonskej štátnej univerzity, jeden zo spoluautorov štúdie v PNAS. Presný mechanizmus na molekulárnej úrovni, ktorý by vysvetľoval účinky prírodných katastrof na zdravie a dlhovekosť, vedci zatiaľ nepoznajú. Veria však, že k tomu prispeje nielen táto, ale aj ďalšie štúdie. Snyder-Mackler: „Keď sa nám podarí preukázať, že tieto molekulárne zmeny skutočne prebiehajú ako následok silného stresu, umožní nám to nájsť niektoré z potenciálnych faktorov, ktoré by mohli spomaliť nástup a vývoj chorôb súvisiacich s vekom.“
Pôsobivé výsledky, ale…
Výsledky dosiahnuté na úrovni skúmania buniek sú síce pôsobivé, ale nie definitívne, povedal epidemiológ Daniel Belsky z Columbijskej Mailmanovej fakulty verejného zdravia, ktorý sa na štúdii nepodieľal. Belsky upozornil, že pri meraní biologického starnutia neexistuje nijaký „zlatý štandard“ (na rozdiel napríklad od presnej škály merania sily vetra alebo zemetrasenia), preto treba brať závery štúdie s rezervou. Belsky si však tiež myslí, že získané údaje naznačujú súvislosť medzi starnutím zvierat a reakciou ich organizmu na prežitú prírodnú katastrofu.
Nejde iba o teoretizovanie. Všeobecné prijatie tejto myšlienky by nepochybne malo dôležité dôsledky na celú oblasť verejného zdravotníctva. „Keďže môžeme očakávať, že budúcnosť prinesie oveľa viac katastrof súvisiacich so zmenou klímy, upresnenie nákladov vynakladaných na zvládanie podobných udalostí nám umožní lepšie odhadnúť daň, ktorú si tieto katastrofy vyberajú, a my budeme schopní zasiahnuť skôr,“ vysvetľuje evolučná antropologička Jenny Tung z Dukeovej University, ktorá sa na výskume nepodieľala.
Zaujímavý je aj ďalší fakt: nie každá opica, ktorá vyčíňanie hurikánu prežila, vykazovala známky zrýchleného starnutia. To je, samozrejme, optimistické zistenie. A súčasne aj ďalší študijný námet pre Snydera-Macklera a jeho kolegov, ktorí sa pokúsia preskúmať, čo zvyšuje odolnosť niektorých jedincov voči prírodnej katastrofe. Nemohli by to byť napríklad silnejšie alebo početnejšie sociálne väzby? Tak znie minimálne jedna z hypotéz.
Výskumný tím s účasťou Platta, Snydera-Macklera a Mariny Watovich sa už podobnou problematikou zaoberal. V štúdii zverejnenej v odbornom časopise Current Biology vedci hľadali odpovede na otázky typu – Ako sa zvieratá s takou rozsiahlou katastrofou vyrovnali? Ako prebiehala súťaž o dva hlavné zdroje, teda o potravu a tieň? Mohla prežitá trauma posilniť ich spoločenské väzby, alebo sa naopak začali viac spoliehať na svojich najbližších, ako to robili ľudia v čase pandémie Covid-19?
Michal Ač
foto iStock
Celý článok si prečítate v marcovom čísle MIAU (2023)