Sekundární metabolity lišejníků

4. 2. 2015 | Tvorba sekundárních metabolitů je častá u mnoha skupin rostlin (alkaloidy či glykosidy) a hub (mykotoxiny). Lišejníky, specifická skupina hub, nejsou v tomto ohledu výjimkou. U těchto lichenizovaných hub je známo již přes 1000 látek, které jsou pro ně ve většině případů unikátní. Výjimečnost lišejníkových látek spočívá v jejich obrovském taxonomickém významu, a tudíž v rutinním využívání metod jejich detekce. To je velký rozdíl oproti cévnatým rostlinám, mechorostům, nelichenizovaným houbám či řasám, kde se přítomnosti sekundárních metabolitů využívá pro určování druhů jen ojediněle.

Cladonia macilenta (dutohlávka vyzáblá) – jedna z mnoha druhů dutohlávek s červenou barvou plodnic, kterou způsobuje kyselina rodokladonová (zdroj: Národní muzeum)

Existence sekundárních metabolitů u lišejníků je známa od druhé poloviny 19. století. Zhruba o 100 let později, v 60. letech minulého století, nastal rozvoj chemotaxonomie díky vývoji v chromatografických metodách. V té době šlo o převrat v taxonomii lišejníků srovnatelný s nástupem molekulárních metod v posledních 20 letech. Nově se díky této metodě daly rozlišovat druhy, které kvůli nedostatku anatomických a morfologických rozdílů nebylo možné blíže determinovat. Typickým příkladem je rod prášenka (Lepraria), který je vždy pouze sterilní a jeho stélka je pouze povlak sorédií (spletená miniaturní klubíčka hyf hub a buněk řas). Ale i řada známých makrolišejníků vděčí chromatografii za rozvoj jejich taxonomie – rody jako dutohlávka (Cladonia), provazovka (Usnea) či vousatec (Bryoria).

Rhizocarpon effiguratum – těchto žlutých mapovníků existuje řada druhů, ale jejich společným znakem je přítomnost kyseliny rhizokarpové, která zapříčiňuje tuto výraznou barvu (zdroj: Národní muzeum)

Sekundární metabolity se vyskytují ve stélce v různých formách a také v různých částech. Nejčastěji však obalují povrch houbových vláken. Často jejich přítomnost bývá vidět na první pohled, protože může určovat barvu lišejníkové stélky. Např. u rodu provazovka (Usnea) ukazuje žlutozelená barva stélky na přítomnost kyseliny usnové ve stélce (obr.), šedou barvu terčovníků (Physcia) způsobuje atranorin (obr.), žlutooranžové zbarvení dnes velmi běžného nitrofilního terčníku zedního (Xanthoria parietina) dokládá výskyt parietinu (obr.). Na tlejícím dřevě či pařezech v lese si často všimneme výrazných červených plodnic několika druhů dutohlávek (Cladonia), tuto barvu má na svědomí kyselina rodokladonová (obr.). Řada mapovníků (Rhizocarpon), které často obarvují rozlehlé horské sutě a balvany (na kyselých substrátech) do žlutavých či zelenavých tónů, za to vděčí kyselině rhizokarpové. Zajímavostí je možnost určení druhu děratka hořká (Pertusaria amara), který lze relativně snadno determinovat podle hořké chuti způsobenou kyselinou pikrolichenovou. Jiné látky odhalí svou přítomnost až po několika letech v herbáři. Např. třeba kyselina alektoriová, která po delší době změní původní barvu lišejníku na růžovou. Jiným příkladem je zeorin, který po čase tvoří jehlicovité krystaly na povrchu stélky. Před objevením strychninu byl velmi ceněný větvičník sírový (Letharia vulpina), kterým, jak jeho latinské jméno naznačuje, se trávili vlci. Stélka se rozemlela a přidávala do nástrah. Výrazně sírová barva tohoto lišejníku jasně upozorňuje na jeho jedovatost, kterou způsobuje kyselina vulpinová (obr.). Tento druh se již v naší republice téměř nevyskytuje, ale můžeme se s ním hojněji setkat například v Alpách, kde často tvoří dominantní porosty na kmenech horských jehličnatých stromů.

Usnea hirta (provazovka srstnatá) – její žlutozelená barva je způsobena kyselinou usnovou, která má prokázané protirakovinné účinky (zdroj: Národní muzeum)

Jak již bylo zmíněno, sekundární metabolity jsou velmi důležitou součástí správné determinace lišejníků. K jejich detekci se využívá řada metod, a to včetně těch velmi jednoduchých. Ve výzbroji lichenologa nesmí chybět roztok hydroxidu draselného, parafenylendiamin a chlorové vápno či např. Savo. Malé množství těchto reagencií se nanáší na stélku, kde dochází k různým barevným změnám v případě, že je přítomna hledaná látka.

Letharia vulpina (větvičník sírový) – již jasně sírově žlutá barva poukazuje na jeho jedovatost, tento druh se v minulosti používal na trávení vlků (zdroj: Národní muzeum)Dále se často využívá UV světlo. Některé sekundární metabolity totiž v ultrafialovém světle světélkují, hojně se tato metoda používá při určování dutohlávek. Slabinou těchto způsobů detekce je jejich nespecifičnost. Za sofistikovanější metodu by se daly považovat mikrokrystalizační testy, které dnes však již příliš nevyužívají, protože  ustoupily chromatografii. Při chromatografii se se nanese malý kousek stélky na podložní sklíčko a přidá se aceton (vyextrahuje lišejníkové látky).  Poté se přidá mikrokrystalizační činidlo a sklíčko se zahřeje a nechá zchladnout. Pod mikroskopem lze pak sledovat vzniklé krystaly různých tvarů a velikostí, podle kterých se určují přítomné sekundární metabolity. Další metodou často používanou k určování je tenkovrstevná chromatografie (TLC). Tato metoda je velmi účinná na specifickou detekci lišejníkových látek a její používání je mezi lichenology velmi rozšířeno. Vyextrahované látky v acetonu se nanáší na silikagelové chromatografické desky, které se ponoří do systémů organických rozpouštědel. Roztok vzlíná a s ním i nanesené metabolity, které se rozdělují na desce podle velikosti molekul. Pro identifikaci mastných kyselin, které jsou bezbarvé, se deska krátce ponoří do vody. Místa, kde se nachází mastné kyseliny, jsou nesmáčivá. Poté se na desku nanese roztok kyseliny sírové a zahřívá se, dokud se organické látky nezbarví (obr.). Změna barvy taktéž slouží k identifikaci látek, stejně jako zkoumání vlastností skvrn (vzniklých po předchozím zahřívání) pod UV světlem.

Xanthoria parietina (terčník zední) – v ČR patří k nejběžnějšímu druhu lišejníků, který často můžeme najít na borce obohacené dusíkem, na větvích, nebo také na zídkách a střešních taškách (zdroj: Národní muzeum)

TLC deska – ukázka rozložení sekundárních metabolitů podle velikosti molekul na chromatografické desce (zdroj: Národní muzeum)

Autorem článku je František Bouda z Mykologického oddělení Národního muzea.

 

KAM DÁL?

 

Albert Pilát inicioval vznik mykologického oddělení

Čepice, míček, housenka – z tajů mykologického herbáře

VIDEO: Virtuální paleontologie odhaluje skryté fosilie

(dan)