Podle čeho si hmyz vybírá, co sní a co ne?

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 Médiu.

Skvělá otázka! Švábi a brouci jsou dvě odlišné skupiny hmyzu – proto otázku chápeme tak, zda švábi (nebo obecně hmyz) má chutě. A podle čeho si vybírá, co sní a co ne.

Pokud se totiž budeme zaměřovat obecně na hmyz, tak výzkumy chuťového vnímání se vyskytují sice jak u švábů, tak brouků, mnohem intenzivněji se však provádějí u jiných skupin hmyzu, například u housenek motýlů a především u drobných mušek octomilek. Některé objevené mechanismy jsou však natolik obecné, že je můžeme vztáhnout na celý hmyz včetně švábů a brouků.

Hmyz podle vědců „chuť“ má – přesněji bychom měli říci schopnost gustace (vnímání chuti). Pro člověka platí pět známých chuťových kvalit: sladká, hořká, kyselá, slaná (definované ve zdroji [1]) a později přidaná umami [2]. Překvapivě všech pět těchto chutí bylo zjištěno také u hmyzu.

Je však důležité pamatovat na to, že sloučeniny v rámci jedné chuťové kvality mohou způsobovat odlišné vnímání u hmyzu a lidí a nikdy asi nebudeme schopni srovnat chuťový prožitek hmyzu s lidským vnímáním. Jsme však schopni sledovat a zkoumat, zda daná kategorie látek na hmyz působí lákavým (apetititivním) nebo odpuzujícím (averzivním) způsobem a v tomto ohledu lze hmyz s lidmi porovnávat.

Pro lepší pochopení následujícího si pojďme na začátek říct: čím hmyz chuť vnímá? Ekvivalentem lidských chuťových pohárků u hmyzu jsou tzv. chuťové senzily [3]. Na rozdíl od člověka, kde se chuťové pohárky vyskytují výhradně na jazyku, byly chuťové senzily u hmyzu nalezeny jak v rámci ústního ústrojí, tak také na tykadlech, nohách, křídlech a kladélkách [4].

Podle čeho si hmyz vybírá, co sní a co ne? Stejně jako lidé i hmyz, včetně včel, považuje sladkou chuť za lákavou [5]. Sladkost není spojena pouze s cukry, ale také s cukernými alkoholy, které chutnají motýlům [6] a dalšímu hmyzu [7]. Podobně sloučeniny, které lidé vnímají jako hořké a obecně je považují za odpuzující (kromě psychopatů, viz zdroj [8]), jsou obvykle nechutné i pro hmyz [9].

Hořkost je spojena se sloučeninami jako kofein a chinin, což jsou látky pro hmyz jedovaté a/nebo odstrašující [10, 11]. Kyselost spojená s výskytem kyselin, stejně jako slanost spojená se sodíkem a dalšími minerálními ionty, obvykle chloridem draselným, přitahuje např. octomilky [12, 13].

U octomilek bylo však také zjištěno, že preferují pouze mírně slanou nebo kyselou chuť, a silně kyselé nebo slané potravě se naopak vyhýbají [14, 15]. Reakcí hmyzu na chuťový podnět nemusí být jen přijetí nebo odmítnutí potravy, ale také výběr míst pro kladení vajíček nebo výběr potenciálních partnerů [16–18].

Zda je daná sloučenina lákavá nebo odpuzující, se však může lišit i mezi příbuznými druhy [19]. Mnoho hořkých (odpuzujících) látek, které produkují rostliny, se evolučně vyvinulo jako repelenty proti býložravému hmyzu. Nicméně později se některý býložravý hmyz specializoval na konzumaci právě těchto rostlin a začal tyto „repelenty“ využívat k jejich nalezení [20].

Pokud se zaměříme zpět na původní dotaz týkající se švábů, můžeme říct, že u švábů zřejmě bude platit mnoho z výše uvedených poznatků, zjištěných u jiných skupin hmyzu. Několik studií se však zaměřilo konkrétně na šváby a díky nim byla zjištěna určitá specifika a unikátní vlastnosti. Některé populace rusa domácího mají specifické preference v chutích: upřednostňují fruktózu a sacharózu, zatímco vykazují odpor (averzi) ke glukóze, která pro ně přitom není jedovatá. Ukázalo se dokonce, že glukóza spouští receptory pro hořkost. Tato evolučně čerstvě získaná averze je přizpůsobením, které pomáhá švábům vyhýbat se návnadám proti hmyzu, které glukózu obsahují [21].

Výzkum DNA u švába amerického pak odhalil, že má v porovnání s jiným hmyzem největší počet genů zodpovědných za čich a chuť. Tato genetická výbava mu umožňuje efektivně rozlišovat mezi jedlými látkami a toxiny, což mu opět pomáhá vyhýbat se látkám nebezpečným [22].

Studium vnímání chuti hmyzem nám pomáhá nejen pochopit, jak hmyz vnímá své prostředí, ale může také napomoci novým nebo vylepšeným metodám kontroly škůdců [23]. Látky stimulující chuť mohou být použity ke zvýšení konzumace insekticidů škůdci nebo ke snížení napadání plodin, hospodářských zvířat a dřeva.

Pro Zeptej se vědce odpovídali Petr a Eva

Mgr. Petr Pyszko, Ph.D., Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity, Katedra biologie a ekologie PřF OU

Mgr. Eva Bílková, Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity

Odbornou recenzi poskytl Ing. Matěj Novák, Výzkumný ústav rostlinné výroby, vvi

Odpověď editovali Hedvika Šimková, Luděk Vašta a Ing. Kristýna Kantnerová, Dr. sc. ETH Zürich, University of Colorado Boulder, Geological Sciences & Institute of Arctic and Alpine Research

[1] https://doi.org/10.1002/jez.1400330105.

[2] https://doi.org/10.1016/j.neuron.2014.02.022.

[3] https://doi.org/10.1002/cne.21547.

[4] https://doi.org/10.1093/aesa/saac027

[5] https://doi.org/10.1111/ejn.15265.

[6] https://doi.org/10.1111/imb.12246.

[7] https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186420.

[8] https://doi.org/10.1016/j.appet.2015.09.031.

[9] https://doi.org/10.1146/annurev-ento-020117-043331.

[10] https://doi.org/10.3389/fnint.2015.00058.

[11] https://doi.org/10.1038/s41598-020-65932-y.

[12] https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.06.005.

[13] https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.06.012.

[14] https://doi.org/10.7554/eLife.37167.

[15] https://doi.org/10.1038/s41467-021-23490-5.

[16] Ozaki M, Wada-Katsumata A. Perception and olfaction of cuticular compounds. In: Bagneres A-G, Blomquist GJ, editors. Insect hydrocarbons biology, biochemistry, and chemical ecology. Cambridge (UK): Cambridge University Press; 2010.

[17] https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.06.008.

[18] https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.04.104.

[19] https://doi.org/10.3389/fphys.2021.662978.

[20] https://doi.org/10.1146/annurev.ento.54.110807.090623.

[21] https://doi.org/10.1126/science.1234854

[22] https://doi.org/10.1038/s41467-018-03281-1

[23] https://doi.org/10.1038/nature05403.

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. Líbí se vám naše příspěvky? Budeme rádi, když podpoříte naši činnost: darujme.cz/projekt/1209422