Mohou houby napadnout nás, jako v seriálu The Last of Us napadly mravence?

Nezávislá skupina vědkyň a vědců z českých i zahraničních výzkumných institucí odpovídá na vaše dotazy. Některé odpovědi pak sdílí i na sociálních sítích Facebook, Twitter, Instagram, Threads a zde na Seznam Médium.

Houbová nákaza ve hrách a v seriálu The Last of Us je inspirovaná skutečnou parazitickou houbou Ophiocordyceps unilateralis – česky housenec, která napadá různé druhy mravenců [1]. Nakažený mravenec je houbou donucen opustit své hnízdo v korunách stromů a putovat do podrostu, kde jsou pro houbu vhodnější podmínky. Následně se kusadly zachytí na spodní straně listu a v této pozici také zemře na následky infekce. Houba pak proroste celým jeho tělem a na závěr vytvoří plodnici produkující spory, kterými se rozmnožuje. Ty mohou nakazit dalšího mravence a celý cyklus se opakuje.

Další, neméně děsivý, příklad houby manipulující svým hmyzím hostitelem je Massospora cicadina napadající cikády. Ta vytváří spory ještě za života svého hostitele, a to v takovém množství, že se celý zadní konec těla infikované cikády rozpadá na beztvarou masu houbových zárodků. Infekce se na nové hostitele šíří mj. během pokusů o páření. Infikovaní samci jsou houbou nuceni předvádět samičí pohlavní signály, čímž lákají další samce a zvyšují tak šance houby na nakažení více hostitelů [2]. Další manipulativní parazity najdeme vedle hub i mezi prvoky, motolicemi nebo korýši. Dosud ale nebyl jasně doložen žádný příklad parazita, který by podobně ovlivňoval chování člověka (o prvokovi Toxoplasma gondii se vede živá debata – ale to je jiný příběh).

Osobně považuji za krajně nepravděpodobné, aby se rychle vyvinula houba (nebo jiný parazit) schopná tak drastické a sofistikované manipulace lidským hostitelem, jako vidíme v The Last of Us (i když zapomeneme na některé zcela nerealistické aspekty jako třeba rychlost postupu infekce). Na to musí být parazit velmi přesně „vyladěn“ na svého hostitele, a to chce čas. Evoluce takto složitých jevů pracuje v řádech milionů roků. Například způsob života mravenčí houby Ophiocordyceps je mnoho desítek milionů let starý. Víme to díky dvěma úžasným zkamenělinám starým zhruba 50 milionů let: mravenci v jantaru, na kterém je vidět rostoucí plodnice [3] a zkamenělému listu s otisky kusadel odpovídajícími chování nakaženého hmyzu [4].

Stejně tak považuji za prakticky nemožné, aby houba přenesla své manipulativní chování z hmyzího hostitele na člověka. Naše nervové soustavy jsou zkrátka příliš odlišné jak stavbou, tak velikostí a složitostí, nehledě na další anatomické rozdíly jako třeba naprosto odlišné dýchací a oběhové soustavy. Navíc jsme nikdy nepozorovali, že by k takovému přenosu manipulace mezi velmi odlišnými druhy hostitelů v přírodě došlo. I pouhá změna hostitele bez složité manipulace je evoluční běh na dlouhou trať. Tím nechci říct, že by nás houba jako Ophiocordycepsnikdy nemohla napadnout. Houby jsou, jak uvidíme v následujících odstavcích, nesmírně přizpůsobiví oportunisté. V takovém případě by se ale v lidském hostiteli pravděpodobně chovala podobně jako mnoho jiných houbových infekcí a nezpůsobovala by žádné změny chování. Rozhodně bych neočekával zprávy o pacientech zakousnutých do listů pokojových rostlin.

S lehkou houbovou infekcí se během života setká téměř každý. Plísně na nohou nebo vaginální kvasinkové infekce jsou sice velmi nepříjemné, ale nebývají život ohrožující a lékaři s nimi umí účinně bojovat. Mnohem závažnější jsou tzv. invazivní mykózy, které napadají vnitřní orgány. V roce 2022 Světová zdravotnická organizace (WHO) vydala přelomovou [5] zprávu o houbových infekcích, ve které vyjmenovává 19 těchto závažných chorob a upozorňuje na rostoucí rizika, která jsou s nimi spojená.

Invazivní mykózy jsou velkou hrozbou zejména ve zdravotnických zařízeních a pro lidi s oslabeným imunitním systémem. Představují smrtelné nebezpečí např. pro pacienty s leukemií, AIDS nebo po transplantaci orgánů. Původci těchto infekcí jsou mikroskopické houby, které běžně žijí v přírodě nebo neškodně na lidském těle, ale za vhodných okolností mohou napadnout oslabený lidský organismus. Jejich léčba je obtížná a často neúčinná. WHO varuje, že invazivní mykózy jsou na postupu a počet jejich případů roste [6]. Proč tomu tak je, dosud přesně nevíme, ale pravděpodobně jde o souhru více důvodů, jako je stárnutí populace, větší hustota zalidnění, nadužívání fungicidů (chemikálií zabíjejících houby) v zemědělství a v neposlední řadě i změna klimatu [7].

Mezi 19 houbami na seznamu WHO je i Candida auris, možná vůbec první lidský původce onemocnění, jehož vznik lze dosledovat k lidmi způsobené změně klimatu! Tato jednobuněčná kvasinka byla poprvé pozorována v roce 2009 a od té doby se šíří po celém světě jako jedna z nejzávažnějších nemocničních infekcí. C. auris se od svých divoce žijících příbuzných liší mj. tím, že lépe snáší vysoké teploty. Houby jsou obecně velmi citlivé na teplotu a jen malé procento z nich je schopné růst ve 37 stupních lidského těla (byť jejich spory dokáží pasivně přežít i v extrémních podmínkách).

Naše vysoká teplota je tedy první linií obrany proti houbovým infekcím, což nás odlišuje od hmyzu nebo třeba plazů, kteří jsou na houby mnohem náchylnější. Objevují se dokonce domněnky, že tato odolnost byla jedním z důvodů evolučního úspěchu teplokrevných savců ve srovnání se studenokrevnými plazy [8]. Ale vraťme se zpátky k C. auris, která naši teplotní bariéru dokázala překonat. Vědci spekulují, že předkové C. auris původně žili ve volné přírodě, pravděpodobně v mokřadech. Zvyšující se teploty na ně mohly vytvářet evoluční tlak, který v nich upřednostňoval mutace vedoucí k větší teplotní odolnosti. To pak otevřelo cestu k prvním pokusům o infikování lidí a postupnému přizpůsobení parazitickému způsobu života [9]. Zda tomu tak skutečně bylo, dosud není jasné. Je to ale zajímavý nápad, který jasně ilustruje, že vědci berou možný vliv klimatických změn na houbové infekce vážně.

Ne všechny houbové infekce se omezují na jedince s oslabenou obranyschopností. Tzv. endemické mykózy ohrožují každého. Typicky jde o infekce houbami žijícími v půdě, které se do těla dostanou vdechnutím spor a vyvolávají příznaky podobné zápalu plic a jsou, jak název napovídá, omezené na určité území. Asi nejznámější endemickou mykózou je údolní horečka (valley fever) způsobovaná houbami rodu Coccidioides v suchých oblastech jihozápadních Spojených států. To jsme si alespoň mysleli na základě map z poloviny minulého století. Vědci ale nedávno zjistili, že údolní horečka a dvě další endemické mykózy se nyní rozšířily na většinu území USA. Na vině je pravděpodobně klimatická změna zvětšující zeměpisné rozšíření horkých a suchých podmínek, které těmto netypickým houbám vyhovují [10]. Dalším důvodem šíření údolní horečky jsou častější sucha spojená s požáry, které účinně zvedají spory hub z vyprahlé půdy do vzduchu a roznášejí je na velké vzdálenosti [11].

Některé vlivy změny klimatu budou ale pravděpodobně složitější. Koneckonců jde o komplikovaný, mnohovrstevný jev, který se může projevovat různě v závislosti na místě a čase. Ukažme si to na příkladu dvou houbových onemocnění, která se šíří mezi již tak ohroženými divokými zvířaty a dělají starosti jak vědcům, tak ochranářům. Chytridiomykóza je celosvětově rozšířená kožní choroba obojživelníků. Vědci se domnívají, že v některých tropických lokalitách k jejímu propuknutí přispívá překvapivý efekt klimatické změny: vyšší průměrné teploty vedou ke zvýšenému odpařování vody a větší tvorbě oblačnosti. Ta izoluje zemský povrch a tlumí extrémy teplot – jak nízké teploty v noci, tak vysoké teploty přes den, což je ideální pro růst hub rodu Batrachochytrium, původců chytridiomykózy [12].

Syndrom bílého nosu (white-nose syndrome) je houbová infekce přezimujících netopýrů v Severní Americe. Je způsobena chladnomilným rodem Pseudogymnoascus, který využívá toho, že netopýrům se během zimního spánku v jeskyních snižuje tělesná teplota. Napadení netopýři jsou neklidní a často se budí, čímž si zmenšují tukové zásoby, a nakonec hynou vyčerpáním. Vědci modelovali, jak bude tato nemoc reagovat na zvyšující se teploty v důsledku klimatické změny, a zjistili, že na mnoha místech může oteplení oslabit růst houby a kratší zima zase pomůže netopýrům vyhnout se vyhladovění. Změna klimatu tak možná paradoxně zachrání některé populace netopýrů před vymřením [13].

Všechny lidské infekce, o kterých jsem dosud psal, byly způsobené mikroskopickými houbami – jednobuněčnými kvasinkami nebo vláknitými plísněmi. Jenže mravenčí houba Ophiocordyceps, která tyto úvahy inspirovala, tvoří skutečné mnohobuněčné plodnice podobně jako hřiby nebo muchomůrky. Ukazuje se, že za výjimečných okolností mohou člověka napadat i takové houby! V roce 2021 v médiích proletěla zpráva o muži, který krutě zaplatil za poněkud nedomyšlené experimentování s halucinogenními houbami. Lysohlávka kubánská (Psilocybe cubensis) je zakázaná droga, která se většinou přijímá pojídáním celých plodnic nebo pitím čaje z nich připraveného. Třicetiletý muž se rozhodl pro nestandardní způsob konzumace – vstříkl si čaj z lysohlávek injekční stříkačkou přímo do těla. Čaj ale obsahoval životaschopné spory houby, které mu vyklíčily v krevním oběhu a brzy způsobily selhání řady vnitřních orgánů. Pacient strávil 8 dní na jednotce intenzivní péče a naštěstí se jej podařilo zachránit [14]. Lysohlávka, která normálně žije ve volné přírodě na rozkládajících se zbytcích rostlin nebo zvířecím trusu, tedy dokázala využít netypické prostředí lidského těla a začala se v něm chovat jako invazivní mykóza.

Dalším příkladem je klanolístka obecná (Schizophyllum commune), velmi běžná dřevokazná houba, kterou máte šanci potkat na každé procházce lesem. Její plodnice vypadají jako drobné bílé chlupaté mušličky rostoucí na dřevě a na spodní straně mají tmavší rozeklané lupeny. V posledních 30 letech bylo zaznamenáno několik desítek případů, kdy klanolístka napadla člověka [15]. Většinou způsobuje nepříjemné záněty nosní sliznice, ale je znám i případ smrtelné infekce vnitřních orgánů [16]. Lysohlávka ani klanolístka na lidských hostitelích nevytvářejí plodnice. Je ale pozoruhodné, jak se za jistých okolností dokážou přizpůsobit a infikovat lidské tělo s podobnými následky jako jejich mikroskopické příbuzné.

Ale abych houbami jen nestrašil, dovolte mi připomenout, že nejsou pouze hrozbou, ale mohou nám i pomoct v boji s množstvím environmentálních a zdravotních problémů. Houby jsou samozřejmě zdrojem potravy, ale s trochou pomoci od vědců a inženýrů se mohou stát i zdrojem ekologicky citlivých stavebních [17] nebo oděvních [18] materiálů či dokonce elektronických součástek [19]. Houby lze též zaměstnat v odstraňování znečištění z přírody, pokud využijeme jejich dobře známé schopnosti vychytávat těžké kovy a další škodlivé látky [20]. Houby také produkují řadu léčiv – např. první známé antibiotikum, penicilin, pochází z plísně Penicillium a některé houby tradičně užívané v lidovém léčitelství jsou předmětem moderního farmaceutického výzkumu [21].

Pro Zeptej se vědce odpovídal Lukáš

Lukas VF Novak, Ph.D., Université Paris-Saclay

[1] https://mashable.com/archive/the-last-of-us

[2] https://www.nature.com/articles/s41598-018-19813-0

[3] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878614621000799

[4] https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2010.0521

[5] https://www.nature.com/articles/s41579-023-00861-x

[6] https://www.who.int/publications/i/item/9789240060241

[7] https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1009503

[8] https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008451

[9] https://journals.asm.org/doi/10.1128/mBio.01397-19

[10] https://academic.oup.com/cid/advance-article-abstract/doi/10.1093/cid/ciac882/6821728

[11] https://www.wired.com/story/wildfire-smoke-may-carry-deadly-fungi-long-distances/

[12] https://www.nature.com/articles/nature04246

[13] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666900521000472

[14] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266729602030015X

[15] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1156523319301611

[16] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3911328/

[17] https://www.bbc.com/news/magazine-28712940

[18] https://www.smithsonianmag.com/smart-news/this-mushroom-based-leather-could-be-the-next-sustainable-fashion-material-180979170/

[19] https://www.newscientist.com/article/2346702-computer-chip-made-using-mushroom-skin-could-be-easily-recycled/

[20] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4920763/

[21] https://www.cancer.gov/about-cancer/treatment/cam/hp/mushrooms-pdq

Projekt Zeptej se vědce se snaží zprostředkovat kontakt mezi vědeckou a nevědeckou veřejností. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na Facebooku, Twitteru nebo Instagramu.