None

Evoluční přemostění propastí mezi druhy

Jak jedná evoluce k přemostění propastí mezi dvěma odlišnými fyziologickými stavy je otázkou mnoha vědců po dlouhou dobu.

Žirafa (Giraffa camelopardalis) je mohutný sudokopytník, v současnosti nejvyšší ze všech suchozemských živočišných druhů. Samci dosahují velikosti od 4,8 až do 5,5 metru a váží až 900 kilogramů (rekordní jedinec, zastřelený roku 1934 v Keni byl vysoký 5,87 metru a vážil zhruba 2000 kg). Samice jsou obecně trochu menší a lehčí.

Žirafa (Giraffa camelopardalis) je mohutný sudokopytník, v současnosti nejvyšší ze všech suchozemských živočišných druhů. Samci dosahují velikosti od 4,8 až do 5,5 metru a váží až 900 kilogramů (rekordní jedinec, zastřelený roku 1934 v Keni byl vysoký 5,87 metru a vážil zhruba 2000 kg). Samice jsou obecně trochu menší a lehčí.

Mnoho evolučních změn se koneckonců odehrává v malých přírůstcích: slon je trošku větší, žirafí krk je o trošku delší. Jestliže tyto malé změny prokazují vždy výhody, pak se u nich vyskytuje větší možnost pro jejich přenesení do další generace, jež pak může připojit svou vlastní mutaci. A tak dále, a tak dále, až do té doby než se objeví obrovský tlustokožec a žirafí krk se opravdu natáhne a je nesmírně dlouhý. Ale když má hmyz najednou několik křídel, nebo primát několik končetin, ptají se vědci, jak jsou pak vytvářeny takové typy evolučních skoků?

Podle týmu vedeného vědci z institutu v Kalifornii California Institute of Technology(Caltech), v úzké spolupráci s Patrickem Piggotema kolegy z univerzity Temple University School of Medicine, mohly by být takové změny alespoň někdy výsledkem náhodných fluktuací nebo negenetických obměn, pracujících vedle fenoménu nazývaného částečná penetrace (pronikání). Tyto objevy byly nedávno online publikovanév magazínu Nature.

"Naše práce ukazuje, jak může tato částečná penetrace hrát v evoluci roli, když je druhům dovoleno postupně se vyvíjet z produkování 100% jedné podoby k rozvoji 100% podoby jiné, kvalitativně odlišné podoby", říká Michael Elowitz, odborný asistent oboru biologie a aplikované fyziky, Bren Scholar, badatel z institutu Howard Huges Medical Institute,který tým vedl. Střední stavy, které se objevují, nejsou středními podobami, ale spíše změnami v částech jedinců, které se vyvíjejí tak nebo jinak.

Částečná penetrace je název, který byl sestaven evolučními biology do stupně, do kterého my mohla mít jednotlivá mutace účinek na různé organismy v populaci.

"Pokud vezmeme několik buněk a necháme je vyrůst v tom samém prostředí, budou z hledisek genů, které mají, identickými dvojčaty, ale i tak mohou vykazovat podstatné změny v jejich režimech", říká Acigdor Eldar, postgraduální vědec biologie kalifornského institutu Caltech. Takové druhy obměn mohou skutečně mutaci dovolit mít účinek na některé organismy, ale ne na všechny. Například zatímco nějaké geneticky proměnlivé buňky budou prokazovat očekávané účinky mutace, ostatní se mohou pořád chovat jako normální nebo divoké typy buňky. A pořád, další buňky mohou dělat zase zcela úplně něco jiného.

Tyto mutované buňky neprokazují jen odlišnou morfologii, poznamenává Eldar, prokazují větší proměnlivost v jejich režimech. V populaci tak můžeme vidět odlišné režimy, kdy některé buňky dělají toto a ostatní buňky dělají něco jiného.

Elowitza Eldarspolu s jejich kolegy studovaličástečnou penetraci na druhu bakterie nazývané Bacillus subtilis. Zabývali se spory této bakterie a mechanismem přežití. Tyto spory jsou menšími, skrytými klony jejich takzvaných "matčiných buněk". Jsou připojené k matce, ale jsou oddělenými entity s jejich vlastními DNA. Bakteriální spora je vytvořena přímo a jen pro přežití. "Neroste a nedělá ani nic jiného", poznamenává Eldar. Divoký typ bakterie B. subtilis spoluruje vždy stejně: vytváří jednotlivou sporu, menší než je matčina buňka, ale s přesně tou samou jednotlivou kopií matčina chromosomu.

Vědci tak pozorovali "mutanta, ve kterém byl proces spolurace pozměněný", Alfred Eldarvysvětluje. "Obvykle tyto buňky mezi sebou komunikují, malá spora říká velké matčině buňce: "Jsem tady a jsem v pořádku". V typu buňky divoké je tato komunikace hlasitá; u mutanta se ale jedná jen o šepot, a ten matka nemusí vždy slyšet."

Když se vyskytuje tento šepot jakési mutace, vědci objevili, že může dojít k čtyřem možným výsledkům:

  • Bakterie spoluruje normálně, jako typ divoký.
  • Bakterie vytvoří dvě kopie svého chromozomu namísto jedné, a tak se tam vyskytují tři chromozomy, ale vytváří jen jedna spora. V tomto případě si matčina buňka udržuje dva z chromozomů a spoře předá jeden.
  • Bakterie vytvoří jednu kopii svého chromozomu, ale vytvoří dvě spory namísto jedné. V tomto případě bude mít každá spora svůj chromozom a matčina buňka nebude mít žádný. (Toto je mutace smrtící, nepřežije ani matka ani její spory)
  • Bakterie vytvoří dvě kopie svého chromozomu namísto jedné, a tak se opět bude jednat o tři chromozomy. Poté se vytvoří dvě spory. V tomto případě, matka a každá ze spor bude mít jednotlivý chromozom.

Tato poslední možnost, dodává Eldar, je něco, co nebylo u bakterie B. subtilis nikdy spatřeno. Ale to neznamená, že tento zdvojený režim nemá svoje výhody. "V některých prostředích to může být pro buňku lepší", říká dále. "Víme to, protože jsou to také jiné druhy, jejichž divoké typy dělají tu samou věc, jež náš mutant dělal jen jednou za čas."

Jak jednou vědci spatřili tento vzácný režim u malé menšiny bakterie, postoupili o další krok dále. Pozorovali například, co by se stalo, když by byla vedle toho utlumena komunikace mezi sporou a matkou - přimět matku myslet si, že sporu zatím ještě úspěšně neprodukovala - také přitom zvětšíme kapacitu signálů, které říkají matce, aby replikovala svůj chromozom. Tato studie tak podává konkrétní příklad částečného scénáře k vysvětlení vývojové evoluce. Ilustruje tak poněkud neznámý režim, ve kterém by mohla vývojová evoluce fungovat.

zdroj: http://media.caltech.edu/pres...

Tagy

evoluce, DNA, bakterie,

Související články

Články z rubriky Tajemství firmy, Vynálezy,

« Průhledný kov Spása medicíny »
None