Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Odkud pochází „cizí DNA “?

Přenos DNA mezi druhy a pavučina života

Publikováno: Vesmír 92, 261, 2013/5
Rubrika: Glosy

Odkud pocházejí naše geny? Nikoho nepřekvapí, že genetická informace se přenáší z rodičů na potomky, a všichni se tak stávají součástí nekončící „řeky z ráje“ tekoucí ve složité spleti úzkých i širokých pramínků časem a prostorem. Nové poznatky ale ukazují, že dědičná informace se může přenášet také mezi druhy, často i zcela nepříbuznými, ba dokonce mezi říšemi – mezi bakteriemi a živočichy či rostlinami. Tento jev se označuje jako „horizontální genový přenos“ a představuje kanály spojující jednotlivá koryta „řeky z ráje“.

Přenos genů mezi druhy je velmi rozšířen u bakterií. Dnes již každý student genetiky zná konjugaci, transdukci nebo transformaci – procesy, jimiž si bakterie předávají DNA. Někdy se dokonce mluví o tom, že bakterie žijí ve společném „rybníku genů“, kde genysdílejí a vzájemně si je půjčují podle momentální potřeby. Většina bakterií proto nese ve svém genomu část genů pocházejících z jiných druhů bakterií. Bakterie tak kompenzují svoji nevýhodu života bez sexuality.

Dochází k přenosu genů mezi druhy také u vyšších organismů? Ukazuje se, že ano. Zastavme se u několika zajímavých příkladů. Prvním z nich jsou vířníci pijavenky (Bdelloidea), pozoruhodní tím, že po několik desítek milionů let žijí bez sexu, nemají samečky a samičky se množí partenogeneticky (Vesmír 89, 54, 2010/1). V genetické informaci těchto malých vodních organismů byly nalezeny úseky DNA pocházející z bakterií, hub, řas i prvoků. Spekuluje se o tom, že masivní horizontální přenos souvisí se schopností pijavenek přežívat extrémní podmínky, například roky trvající vysušení. Mají totiž výkonný mechanismus oprav poškozené DNA a při těchto opravách je pravděpodobně do genomů pijavenek omylem začleněna i DNA nacházející se v okolí nebo v buňkách, tedy i DNA v jejich potravě, jako jsou bakterie, houby či rostliny. Horizontální genový přenos u pijavenek tak – podobně jako u bakterií – napomáhá „omlazování“ genomů, což u jiných druhů zajišťuje sexualita.

Další příklad putování genů mezi druhy byl objeven u bakterií rodu Wolbachia, které žijí uvnitř buněk některých druhů hmyzu a dokážou dokonce měnit pohlaví svých hostitelů. Wolbachie nejen zabíjí samečky nebo mění samečky na samičky, ale prostřednictvím bakteriálního viru (bakteriofága) dochází i k přenosu jejích genů do genomu hostitele. Jiným příkladem přenosu genů, který dobře znají genetičtí inženýři, je přenos DNA z Agrobacterium tumefaciens do rostlin, kdy tato bakterie „donutí“ rostlinu syntetizovat látky užitečné pro bakterii. Této schopnosti již léta využívají vědci k přenosu genů do rostlin tak, že požadovaný gen tétobakterii podstrčí. Pohleďme na další příklad. Ani nás nepřekvapí, že i původně parazitické úseky v DNA, jako jsou transposony („skákající geny“, Vesmír 88, 556, 2009/9), mohou migrovat mezi druhy. Nyní se ukazuje, že transposony dokážou překonávat bariéry druhů poměrně snadno a podobné „přeskoky“ nejsou ojedinělé.

Malé buněčné organely – mitochondrie a chloroplasty – obsahují vlastní genetickou informaci. Chloroplasty i mitochondrie byly totiž původně volně žijící bakterie, které byly pozřeny dávnou buňkou procesem tzv. endosymbiózy (Vesmír 79, 373, 2000/7). Poté v průběhu evoluce docházelo k přenosu genetické informace z těchto endosymbiotických organismů, proměněných v organely, do jádra. DNA pocházející z chloroplastů a mitochondrií dodnes intenzivně bombarduje buněčné jádro, do něhož se tyto úseky „cizí“ DNA včleňují. DNA migrující mezi organelami a jádrem nebo mezi organelami navzájem se označuje jako „promiskuitní DNA“ (Vesmír 86, 179, 2007/3). Představuje kuriózní příklad dávného horizontálního genového přenosu, který se v průběhu evoluce přerodil ve vnitrobuněčné putování DNA.

Byl lidský genom ušetřen útoků „cizí DNA“? Odpověď zní: „Nebyl!“ Bylo zjištěno, že náš genom obsahuje asi sto tisíc endogenních retrovirů – pozůstatků retrovirových infekcí našich předků, k nimž došlo před miliony let, ale možná i v době poměrné nedávné. Navíc se ukázalo, že i lidský genom obsahuje kousky mitochondriální DNA, která se hromadí zejména na pohlavním chromozomu Y.

Na těchto příkladech vidíme, že předávání genů probíhá zejména mezi organismy, které žijí dlouhodobě pospolu. Nicméně podobnost pejsků a jejich pánečků to asi nevysvětlí. Genomy jsou často genetickou mozaikou a původ jednotlivých kamínků je již někdy obtížné dohledat. „Podpisy“ druhů, z nichž geny pocházejí, vtištěné do sekvence DNA, již setřel čas. Je zřejmé, že přenos DNA mezi druhy přispívá, spolu s aktivitou transposonů, k vyšší dynamice genomů a dává druhům možnost lépe se adaptovat na měnící se podmínky prostředí. Je důkazem, že strom života neroste a nekošatí jen směrem vzhůru, ale spíše se podobá pořádnému propletenci větví. Raději než o stromu života bychom měli mluvit o síti či pavučině života. Jemné pavučině objímající v tenké vrstvě jako jediný živý organismus onu „bleděmodrou tečku“ Zemi – kosmický koráb řítící se mrazivou prázdnotou vesmíru…

Soubory

článek ve formátu pdf: 201305_260-265.pdf (394 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky