Maligní neboli rakovinné buňky opravdu využívají anaerobního metabolismu, bez přístupu vzduchu, v tomto případě hlavně kyslíku, ale tento proces není dýchání.

Když na Zemi vznikaly první živé buňky, atmosféra volný kyslík neobsahovala. Všechen byl vázán ve sloučeninách, jako je voda, oxid uhličitý a různé minerály v kůře Země [1]. Všechny tehdy živé organismy byly tedy anaerobní a volný kyslík pro ně byl jedovatý kvůli svojí vysoké reaktivitě.

Energii pro svůj růst získávaly tyto organismy různými způsoby, které dnes souhrnně nazýváme fermentace (kvašení) neboli anaerobní metabolismus. Štěpením složitějších látek na látky jednodušší se uvolňuje energie, kterou tyto organismy používaly pro svůj růst. Dnešní buňky to umí také, včetně těch lidských, a také to aktivně dělají. Cukr, který přijímáme v potravě, se v našich buňkách štěpí na laktát (sůl kyseliny mléčné) za uvolnění energie. Jiné organismy umí cukr štěpit jiným způsoby za vzniku jiných látek, jako je třeba alkohol nebo ocet. Proto se kvasí v uzavřených nádobách bez přístupu kyslíku [2].

Volný kyslík se objevil až dlouho po vzniku zelených sinic, které pomocí energie ze slunečního záření dokázaly štěpit vodu. Tento proces známe pod názvem fotosyntéza a kyslík je při některých jejích typech odpadním produktem [3]. Kyslík je velmi reaktivní, a první volný kyslík tak rychle reagoval s kdečím. Až když došel materiál, se kterým by se kyslík vázal, začal se v atmosféře objevovat kyslík ve volné formě. Tato situace byla pro tehdejší život velmi kritická, protože volný reaktivní kyslík způsobil nejen masivní vymírání druhů zvyklých na anaerobní život, ale i velké klimatické změny, které vyústily ve zmrznutí celého povrchu Země, nebo alespoň jeho větší části [4].

Každá taková katastrofa s sebou ale nese příležitosti, a té se chopily organismy schopné kyslík používat k výrobě energie. Takovému procesu se dnes říká aerobní dýchání. Naše buňky to umí také a to nám umožňuje získávat velké množství energie v porovnání s anaerobní fermentací. V závislosti na podmínkách je to až 20× efektivnější [5]. K tomuto procesu jsou nutné mitochondrie, buněčné elektrárny. Mitochondrie však také mají další funkce, z nichž je pro nás nejdůležitější jejich role v programované buněčné smrti.

Buňky v mnohobuněčných organismech musí spolupracovat a být schopné se obětovat pro dobro celku. Pokud se buňka vymkne kontrole, tělo jí nařídí spáchat sebevraždu. Někdy se ale buňka vymkne kontrole tak moc, že už nerozezná signál od těla. V tuto chvíli nastupují právě mitochondrie, které umí poznat, že je něco špatně (např. infekci virem, poškozenou DNA apod.), a umí sebevraždu buňky nastartovat zevnitř. Rakovinné buňky jsou takové, které se vymkly veškeré kontrole a dělí se neomezeně na úkor zbytku organismu. Aby takové buňky mohly přežít, musí svoje mitochondrie zničit dřív, než zničí ony je [6].

Zničením mitochondrií nicméně přichází o svůj hlavní zdroj energie. Dál mohou energii získávat pouze z cukrů (mitochondrie jsou potřeba i pro uvolnění energie z tuků a bílkovin), a to pouze anaerobním metabolismem. Po objeviteli tohoto jevu se tomu říká Warburgův efekt. Proto lidé s rakovinou často rychle hubnou – nádor krade cukr zbytku těla. Tělo na to reaguje uvolněním zásobních látek, protože hladina cukru v krvi musí být stabilní, aby organismus mohl přežít, což vede k hubnutí. Takto také vzniká laktát, který okyseluje organismus a ztěžuje tělu udržování stabilního vnitřního prostředí (tzv. homeostáze). Játra umí laktát přeměnit zpět na cukr za spotřeby energie. Tento proces však tělo dále vyčerpává a zbavuje energie [7]. Zajímavostí je, že ho popsali manželé narozeni v Praze, Carl Ferdinand a Gerti Coriovi, a dostali za něj Nobelovu cenu, tou dobou už ovšem žili v USA [8].

Abych tedy odpověděl na původní otázku: ano, dá se říct, že anaerobní metabolismus rakovinných buněk je částečně dědictví po našich předcích, ale hlavně jde o přizpůsobení se momentálním podmínkám prostředí.

A ještě jedna zajímavost na konec – i to anaerobní dýchání existuje. Některé mikroorganismy umí používat buněčný dýchací aparát k výrobě energie bez přítomnosti kyslíku. V tomto případě však potřebují nějakou alternativní látku místo kyslíku (např. dusitany, siřičitany, methan, oxid uhelnatý a další). Takové upravené dýchání je ale horším zdrojem energie, než když použijeme kyslík [9].

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vojta