Co přispělo k úspěchu termitů? Odpověď přinášejí jejich genomy

Foto: Aleš Buček, BC AV ČR

Termiti patří k nejpočetnějším živočichům na Zemi. Podle některých odhadů se jejich celková biomasa vyrovná biomase lidstva a tvoří až 25 % všech suchozemských členovců, tedy například hmyzu, pavouků a jiných mnohonohých živočichů. Termiti žijí především v tropech v koloniích čítajících od pouhých stovek po miliony jedinců, rozdělených do kast dělníků, vojáků a pohlavních jedinců, tedy králů a královen. Specializují se na rozklad dřeva a organických zbytků v půdě, čímž významně ovlivňují strukturu a funkci tropických ekosystémů. Na rozdíl od včel nebo mravenců jsou příbuzní švábů a z fosilních záznamů je doloženo, že žili již před 130 miliony let. Většina dnešních druhů patří do čeledi Termitidae, která vznikla před asi 50 miliony lety a během posledních 30 milionů let se tato skupina termitů stala jedním z hlavních činitelů, který ovlivňuje tropy celého světa.   

Navzdory zásadní ekologické roli a mimořádně vyvinuté sociální organizaci termitů byly dosud genomické zdroje pro jejich studium velmi omezené. Ještě donedávna bylo veřejně dostupných pouze devět genomů termitů nízké kvality. To nám bránilo ve studiu genetických změn, které souvisejí se vznikem zásadních "inovací" v termití říši. Těmi jsou například schopnost živit se i velmi obtížně stravitelnou potravou, jako je dřevo a půdní hmota nebo evoluční změna ze samostatně žijících švábů na vysoce sociální uspořádání termitích kolonií.

Příklad z 45 druhů termitů, jejichž genomy byly v této studii sekvenovány a analyzovány. Při pohledu zblízka na vojáka druhu Hodotermopsis sjostedti můžeme vidět, že patří k několika málo druhům termitů s relativně dobře vyvinutýma očima; jinak jsou termiti většinou slepí, s výjimkou okřídlených budoucích králů a královen. Foto: Aleš Buček, BC AV ČR

Nová studie, kterou vedl Thomas Bourguignon z Biologického centra AV ČR a Okinawa Institute of Science and Technology a na níž spolupracovali vědci z Japonska, Německa, Číny, Brazílie, Francie, Spojeného království a České republiky, tyto limity překonává: výzkumníci rekonstruovali 45 genomů termitů a dva genomy švábů v kvalitě blížící se chromozomové úrovni.

Studie však nepřináší pouze unikátní veřejně dostupný zdroj pro další výzkum, ale také odhaluje několik překvapivých trendů v "architektuře" genomů termitů. Jedním z nejzajímavějších zjištění je postavení švába rodu Cryptocercus, který představuje nejbližšího příbuzného všech termitů. V mnoha aspektech struktury genomu se Cryptocercus podobá termitům více než ostatním švábům. To naznačuje, že zásadní genomové změny, dnes sdílené většinou druhů termitů, vznikly dříve, než se předpokládalo – již u společného předka termitů a švábů.

Anoplotermes banksi je zobrazen s královnou – tento druh patří k několika málo termitím druhům, které zcela ztratily kastu vojáků. Foto: Aleš Buček, BC AV ČR

Analýzy zároveň vrhají nové světlo na evoluční úspěch čeledi Termitidae, která zahrnuje přibližně 75 % všech dosud popsaných druhů termitů. Zástupci této skupiny mají větší genomy a vyšší počet genů. Nárůst počtu genů nastal již v rané fázi evoluce této čeledi a zahrnoval mimo jiné geny podílející se na trávení dřeva a organické hmoty v půdě, což je klíčová adaptace umožňující efektivní využívání jejich potravy. Tato genomová inovace pravděpodobně stála u základů jejich ekologické dominance a byla jedním z hlavních faktorů, které přispěly k ekologickému úspěchu této skupiny.

Nově vytvořený genomický dataset otevírá cestu k celé řadě budoucích objevů. V rámci tohoto rozsáhlého mezinárodního projektu vychází souběžně několik vědeckých článků, včetně nedávné studie publikované v časopise Current Biology, na které také spolupracovali vědci z Biologického centra AV ČR. Společně tyto práce poskytují odrazový můstek pro další výzkum genetických mechanismů sociálního chování, symbióz, specializované potravy i odolnosti termitů a umožní vědcům po celém světě odhalit další dosud skrytá tajemství těchto živočichů.

Neocapritermes taracua je druh živící se půdou, jehož vojáci mají zkroucená kusadla fungující jako pružinou poháněná zbraň. Foto: Aleš Buček, BC AV ČR

Publikace

Liu, C., Aumont, C., Mikhailova, A.A., Audisio, T., Hellemans, S., Weng, Y-M, He, S., Clitheroe, c., Wang, Z., Haifig, I., Sillam-Dussès, D., Buček, A., Tokuda, G., Šobotník, J., C. Harrison, M., P. McMahon D., Bourguignon T. (2025) Unravelling the evolution of wood-feeding in termites with 47 high-resolution genome assemblies. Nat Commun 16, 11154 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-65969-5

Liu C., Hellemans S., Weng Y.-M., Mikhailova A. A., Aumont C., Buček A., Šobotník J., Harrison M.C., McMahon D.P., Bourguignon T. (2025) Robust termite phylogenies built using transposable element composition and insertion eve. Current Biology 35: 5626-5632.
DOI: 10.1016/j.cub.2025.10.019