Etiopské krysy se přizpůsobily nevlídnému horskému prostředí díky mitochondriím

Krysy rodu Stenocephalemys, které žijí ve vysokých nadmořských výškách Etiopské vysočiny, se chladnému prostředí s nedostatkem kyslíku přizpůsobily změnami mitochondrií, konkrétně vlivem mutací v jejich mitochondriální DNA. Vědci z Ústavu biologie obratlovců AV ČR odhalili v mitogenomu těchto krys působení pozitivní selekce právě v těch místech, která souvisí s buněčným dýcháním. Mezi studovanými hlodavci jsou mimo jiné i dva nové druhy, jež čeští vědci nedávno objevili.
Mitochondrie jsou organely nacházející se uvnitř eukaryotických buněk. Zde slouží jako taková elektrárna dodávající energii ostatním procesům, které v buňce probíhají. Dlouhodobě se předpokládalo, že mitochondriální DNA se vyvíjí neutrálními procesy a její evoluce není ovlivněna přírodním výběrem. To znamená, že mutace se zde v průběhu času hromadí, aniž by měly vliv na život jejich nositele. Tato teorie však byla v posledních desetiletích zpochybňována, zejména proto, že geny kódující mitochondriální proteiny jsou nezbytné pro buněčnou energetiku, a tedy pro přežití jednotlivce v různých vnějších podmínkách.

Přizpůsobivé krysy „horolezci“
Vědci z Ústavu biologie obratlovců AV ČR se zaměřili na analýzu celého mitochondriálního genomu (mitogenomu), aby zjistili, zda se v něm nacházejí místa ovlivněná přizpůsobením se vnějším podmínkám. Jako modelový organismus jim sloužily krysy rodu Stenocephalemys, které žijí v pouze v etiopských horách. Různé druhy zde obývají různé nadmořské výšky, což je ideální model právě pro výzkum role mitochondrií u výškových adaptací.
Unikátní analýza 27 kompletních mitochondriálních genomů odhalila působení pozitivní selekce u 10 z 13 mitochondriálních genů, což je důkaz úspěšného přizpůsobení se organismu vnějším podmínkám. Místa, která se v mitochondriální DNA u krys z různých nadmořských výšek lišila, byla právě ta, jež ovlivňují buněčné dýchání a tvorbu energie. Výzkum zveřejnil časopis Mitochondrion.

„Vyšší frekvenci pozitivně selektovaných míst jsme zjistili u fylogenetických linií vedoucích k afroalpinským druhům žijícím v nejvyšších částech Etiopské vysočiny nad 3500 metrů nad mořem,“ popisuje Veronika Bartáková, první autorka publikace. „Pozitivní selekce tedy může být jednou z hlavních hnacích sil pro evoluci mitochondriálních (OXPHOS) genů pro vypořádání se s chladnějším prostředím chudším na kyslík.“
Pozitivní selekce v mitochondriích přitom není příliš běžná. Výsledky této studie přispívají k dosavadním znalostem o adaptivních schopnostech mitogenomů a o výškových adaptacích. Příkladem může být udržení dostatečné energie navzdory hypoxii (= málo kyslíku) a hypotermii (= nízká teplota) ve vysoké nadmořské výšce vlivem adaptivních změn v mitogenomu.
„Pozitivní selekce je spojena s adaptací na nové prostředí, a tedy vznikem nových funkcí nahromaděním výhodných mutací. Nicméně její signál je často maskován negativní selekcí a je těžké ho odhalit. Bylo velmi zajímavé studovat tajemství mitogenomů za použití řady pokročilých metod u těchto horských savců,“ dodává vedoucí týmu Josef Bryja.

Nové druhy objevené českými vědci
Dva druhy zkoumaných hlodavců rodu Stenocephalemys přitom čeští vědci v čele s Josefem Bryjou teprve loni popsali jako vědě dosud neznámé. Stenocephalemys zimai a Stenocephalemys sokolovi žijí v nadmořských výškách nad 3500 metrů a už při jejich objevu vědci doufali, že detailně prostudují, jak se tyto konkrétní druhy přizpůsobily nízkým teplotám i nízkému obsahu kyslíku v afroalpinské tundře.

tisková zpráva Ústavu biologie obratlovců AV ČR

Ropuší kámen je fosilní rybí zub

Relikviář sv. Maura v Bečově nad Teplou zdobí tzv. ropuší kámen. Paleontoložce Moravského zemského muzea …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close