Přejít na hlavní obsah

Botanici objevili nový evoluční mechanismus

Odborníci z ústavu botaniky a zoologie zkoumali takzvané holokinetické organismy, patří mezi ně i motýli.

Dva typy chromozomů v organismech.

Nový evoluční mechanismus popsali vědci z Ústavu botaniky a zoologie Přírodovědecké fakulty MU. Takzvaný holokinetický tah se uplatňuje v procesu vzniku samičích pohlavních buněk u některých rostlin a živočichů. Jde o takzvané holokinetické organismy, jejichž chromozomy se odlišují od těch běžných, monocentrických.

Chromozomy jsou nositelé dědičné informace. Většina lidí si chromozom představuje jako dvojici buřtíků spojených zaškrcením. Tyto monocentrické chromozomy má naprostá většina rostlin a živočichů. Zaškrcené místo se nazývá centromera a většinou neobsahuje žádné geny. Je ale důležitá při dělení buněk, v tomto místě se totiž na chromozomy naváže komplex bílkovin zvaný kinetochor a propojí je s dělícím vřeténkem, které je pak přitáhne k opačným pólům dělící se buňky. Právě přítomnost kinetochoru obemykajícího chromozom vytváří zaškrcení v místě centromery.

Holokinetické chromozomy se však na první pohled výrazně liší, centromeru vůbec nemají. „Na druhé straně se ale u nich kinetochor vytváří téměř po celé délce, což usnadňuje přežívání fúzovaných a zejména fragmentovaných chromozomů, které by u monocentriků byly eliminovány i s jejich nositeli,“ popsal botanik Petr Bureš specifické chromozomy, které mají z rostlin například sítiny, ostřice, parazitické kokotice nebo masožravé rosnatky a z živočichů pak třeba roztoči, jepice a motýli.

S kolegou Františkem Zedkem zkoumali vlastnosti těchto skupin organismů a zjistili například, že mají velkou variabilitu v počtu a velikosti chromozomů, kdy se i blízce příbuzné druhy mohou lišit až stonásobně. „Nejvýraznější rozdíl je pak v tom, že zatímco u monocentriků znamená větší počet chromozomů zároveň více DNA v buňce, u holocentrických organismů je to velmi často naopak - čím víc chromozomů, tím menší genom, tedy tím méně DNA v buňce. Když jsme se pokusili najít vysvětlení tohoto paradoxního jevu, napadl nás právě princip holokinetického tahu,“ uvedl Bureš.

Při vzniku samičích pohlavních buněk přežívá jen jeden ze čtyř meiotických produktů, z něhož se vytvoří vajíčko u živočichů nebo megaspora u semenných rostlin. Z každého homologického páru tak „přežije“ jen jediný chromozom. „U holokinetických chromozomů je kritériem přežití jejich velikost a tzv. síla vřeténka vaječného pólu dělící se buňky. Holokinetické chromozomy tak mezi sebou soupeří o to, který bude přenesen do další generace. Větší chromozomy, vznikající fúzí dvou chromozomů a zmnožováním repetitivní DNA jsou preferovány u druhů se silnějším vřeténkem, menší, vzniklé fragmentací a ztrátami repetitivní DNA se přednostně dědí u druhů s vřeténkem slabším. Takto pak může vznikat paradox – čím méně chromozomů, tím více DNA – či naopak,“ vysvětlil princip Bureš.

Přestože objevili jednu z hnacích sil evoluce holokinetických chromozomů, odborníci zatím netuší, proč se vůbec vyvinuly. Mají ovšem hypotézu spojenou s faktem, že u nich není místo, kde by se mohly hromadit parazitické geny tak, jako je tomu monocentriků v okolí centromery. „Je možné, že pokud čelí organismus velkému počtu takových genů, může se mechanicky přepnout do holokinetického stavu. Stačí jen kinetochor otočit o 90 stupňů, čímž se rozprostře podél celého chromozomu,“ doplnili Bureš a Zedek.

Jejich objev publikoval nedávno časopis Evolution.

 

Hlavní novinky