Evo-devo

rubrika: Populárně naučný koutek


Možná si myslíte, že v názvu jsem udělal chybu, že jsem vynechal háček nad „e“, takže to mělo znít Evo-děvo, a bezpochyby jste očekávali, že vám budu povídat, možná i v pohádkovém obalu, něco o děvě Evě. Háček však je v tom, že tam nechybí, jelikož se jedná o zkratku nového oboru evolučně vývojová biologie (evolutionary developmental biology). Takže pro někoho zase genetická nuda, ačkoli poslední Junk DNA měl bezpochyby svoje kouzlo v podobě pozoruhodně užitečného genetického harampádí. Ukázalo se, že základní genetický materiál DNA je pouze univerzální balíček softwaru použitelného pro vývoj jakéhokoli hardwaru. Specifická forma hardwaru je uložena v genetických spínačích.

 

Lucifer


Pod mikroskopem vypadají raná embrya všech savců až k nerozeznání podobně. Ani cvičené oko nedokáže říci, zda se z koule několika buněk vyvine myš, kráva nebo člověk. Všichni jsou tvořeni stejně spojením spermie a vajíčka, obojí nesoucí polovinu cenných chromozomů. A po několik týdnů postupuje jejich vývoj v děloze podle stejného vzorce. Z evolučního hlediska to nijak nepřekvapuje. Člověk a myš se rozrůznili teprve asi před 75 miliony let a dává smysl, že embryonální růst bude postupovat podobně. Lidé a octomilky jsou si však mnohem vzdálenější. Náš poslední společný předek – pravděpodobně něco jako ploštěnec – patrně vymřel před nejméně 500 miliony let.

 

Nový obor evolučně vývojová biologie (evo-devo) ukazuje, že lidé a mouchy jsou si na genetické úrovni překvapivě podobní. Přes všechny rozmanité fyziologické rozdíly mnoho našich genů, které staví naše těla, není jen podobných, ale stejných. Ty samé úseky DNA určují pozici složených očí mouchy i jednoduchých lidských a spojují dohromady části těl dvou různých druhů ve správném pořadí. Jsou to univerzální softwary, které můžou běžet spokojeně na různém hardwaru, ať už je to Drosophila melanogaster či Homo sapiens.

 

Evo-devo kombinuje genetiku a embryologii, aby určila příbuzenské vztahy mezi různými organismy a zjistila, jak jejich DNA řídí jejich vývoj po určitých cestách. Je to věda o tom, jak genotyp určuje fenotyp. Její počátky sahají do 80. let, kdy němečtí vědci Janni Nüsslein-Volhard a Eric Wieschaus používali chemikálie k vyvolání náhodných mutací u much. Množili je a sledovali vývoj potomků od embryí po dospělce. Pokud měla mutace zajímavý efekt, jako pár křídel navíc nebo nohy na hlavě, pokusili se najít zodpovědný gen. To jim umožnilo určit funkci desítek genů i moment, kdy dají embryu pokyn, že se má vyvíjet určitým směrem.

 

Ukázalo se, že formování raného embrya určuje sada pouhých 15 genů. Patří sem i skupiny umístěné na jednom chromozomu v řadě za sebou Hox geny (Hox je homeobox, zvláštní sekvence asi 180 párů bází). Ty určují tvar mušího embrya, jeho přední a zadní část, segmenty a strany. Na chromozomu jsou umístěny ve stejném pořadí, v jakém staví tělo od hlavy k zadečku. Hox geny říkají hlavě, že na ní mají vyrůst tykadla, a hrudi, aby vytvořila nohy a křídla. Pokud mutují, vzniknou zrůdy, například mouchy s nohama místo tykadel.

 

Přestože mají myši (a lidé) mnohem více Hox genů než mouchy, dělají přesně tu samou práci. Jsou to nejdůležitější prvky genetických nástrojů pro vývoj, jež dávají embryu tvar. I u druhů vzdálených stovky milionů let evoluce jsou tyto geny tak podobné, že je lze transplantovat z jednoho živočicha do druhého, aniž ztratí svoji funkci. Po vypnutí Hox genu v mouše a jeho nahrazení stejným genem z myši není mnohdy možné najít jakoukoli změnu. S lidskými Hox geny to jde též. Bylo identifikováno mnoho dalších Hox genů, které všechny plní podobné úlohy u rozdílných druhů. Třeba bezoký gen má své jméno podle toho, že mouchy, kterým chybí, nemají oči. Vypněte ho a nahraďte myším ekvivalentem, a moucha bude mít zcela normální oči, tedy jednoduché, ne složené.

 

Poznání, že tvar velmi rozdílných druhů s radikálně odlišnými tělními plány řídí malá základní sada genů, vyvolává otázku. Pokud tyto geny sdílíme s mouchami a myšmi, proč nemáme křídla, tykadla a články, nebo fousky a ocas? Zdá se, že odpověď leží v genetických spínačích, jež geny zapínají a vypínají. Některé z nich jsou proteiny nazvané transkripční faktory: ty se vážou na sekvence známé jako promotory a zesilovače, které geny obklopují a zvyšují či snižují jejich aktivitu. Zbytek je kontrolován 98 % genomu, jež se neúčastní tvorby proteinů – junk DNA. Hox geny a další nástroje v sadě udržují síť těchto přepínačů v akci v konkrétních buňkách podle jejich pozice v těle. Na oplátku tato síť určuje, které geny budou aktivní a které ne. Každá jaterní buňka či neuron nesou stejný základní balík genetického softwaru. V každém typu buňky jsou však z toho balíku aktivovány specializované programy.

 

Tento proměnlivý systém genové exprese tudíž vysvětluje, jak mohou stejné geny dosahovat u různých organismů tak rozdílných výsledků. Rovněž se tím rozluštila hádanka, jak může tak málo lidských genů – kolem 21 500 – vytvořit tak důmyslný organismus. Nádhernou složitost zvířete zvaného člověk lze jen částečně poznat z genů, jež nesou instrukce pro tvorbu proteinů unikátních pro náš druh. Evo-devo nám říká, že stejně důležitá, ne-li důležitější, je spletitá síť spínačů, které řídí tento orchestr.

 

Zdroj: Mark Henderson, Genetika – 50 myšlenek, které musíte znát


komentářů: 4         



Komentáře (4)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

4 to Rezy:
Starý kocour (neregistrovaný) 04.02.2015, 15:27:57
...Kolikrát sám vymyslí věci, které příroda už sice dávno má, ale on je vymyslí bez toho aby kopíroval, aby opisoval, vymyslí je sám.

Ano, mozkem, který naprogramovala Příroda. Smějící se

rezy
3
rezy 03.02.2015, 07:33:18
Lucifere, není to naprogramované, jen my programujeme podle stejné LOGIKY která je univerzální, tomu se nelze vyhnout.
Je jen otázkou času, kdy v tom uvidíme OOP (objektové programování) rozpoznáme a budeme schopni definovat třídy, členské funkce, přetížení, dědičnost(ted nemyslím dědičnost jako takovou, ale dědění po rodičovských třídách) atd atd.. To všechno nás teprve čeká. Je to jen otázka stupně poznání. Někde jsem četl, že clověk nepřekročí svůj stín, ale já bych řekl, že to je místama dost nerozhodně. Kolikrát sám vymyslí věci, které přiroda už sice dávno má, ale on je vymyslí bez toho aby kopíroval, aby opisoval, vymyslí je sám.

Lucifer
2
Lucifer * 03.02.2015, 00:21:36
Jo matka Příroda. Při čtení této knihy mě už několikrát napadlo, že to snad musel Někdo uměle naprogramovat. Funguje to skoro jako v počítačích. Úžasný

1 programování
Starý kocour (neregistrovaný) 03.02.2015, 00:17:27
Je zajímavé, že když jsem se ještě zabýval programováním (když jsem na to ještě stačil mozkovnou), měl jsem vyvinuty spousty podprogramů, které jsem spouštěl z hlavního. Nehledě na ty základní rutiny, které jsou v operačním systému.
A když jsem věc rozpohyboval a odladil, většinou jsem tam nechal raději všechny podprogramy, abych náhodou omylem nevymazal něco, co by pak chybělo.
Koukám, že to matka (Příroda) dělá stejně. Mrkající

«     1     »