Sciencemag.cz
Doporučujeme
Evoluční původ součásti podvěsku mozkového, tzv. adenohypofýzy. Tato žláza má centrální význam pro řízení hormonálního systému organismu.
Robert Černý z katedry zoologie PřF UK se stal “duchovním otcem” a také spoluautorem článku v posledním vydání jednoho z nejprestižnějších vědeckých časopisů světa, Science. Studie, jejíž experimentální část provedl se svými americkým kolegy Peter Fabian, ukazuje významný příspěvek “staré” části k formování “nové hlavy” obratlovců.
Adenohypofýza je žláza s vnitřním vyměšováním (součást tzv. podvěsku mozkového), která synchronizuje dlouhodobé procesy obratlovců jako je růst, puberta nebo menstruační cyklus. Vznik adenohypofýzy je však mezi zoology odjakživa provázen zvláštní aureolou “divnosti”. V dospělosti ji najdeme na spodní straně mozku obratlovců, vzniká však z plakody (tedy oblasti “ztluštění” ektodermu, z něhož vzniká “nová hlava” obratlovců), která migruje relativně daleko z přední části mozku až do spodní části budoucí hlavy. I když již morfologové a embryologové 19. století již spekulovali, že na jejím vzniku by se mohly podílet také další zárodečné struktury, dnešní doba však podobným názorovým archaismům příliš nepřeje.
Podezření však přetrvávalo – a to i díky embryonálnímu vývoji drobných mořských živočichů kopinatců, kteří bývají považováni za předobraz našich obratlovčích předků. I v jejich vývoji lze totiž pozorovat vznik drobné žlázy, homologické obratlovčí adenohypofýze, která je však zakládána z endodermu, konkrétně z počáteční části trávicí trubice, jícnu čili faryngu. Dlouho se také mezi současnými obratlovci hledal takový, u něhož by embryonální zakládání adenohypofýzy představovalo “mezistupeň” mezi kopinatcem a odvozenější situací u obratlovců. Kandidátem na tuto pozici byly po dlouhou dobu sliznatky, enigmatičtí bezčelistní mořští obratlovci příbuzní mihulím. V roce 2013 však byla tato představa konečně experimentálně vyvrácena slavným článkem v Nature, ukazujícím, že sliznatky jsou nakonec i v tomto ohledu již velmi “slušnými” obratlovci.
“V naší skupině již dlouho pozorujeme příspěvky faryngu, který je typickou endodermální strukturou, k formování adenohypofýzy u bazálních ryb. Bichiři, kostlíni, a jeseteři jsou však příliš vzácné a nemodelové organismy na to, abychom mohli provést tisíce experimentů nutných k průkaznému vědeckému prozkoumání,” popisuje Robert Černý z katedry zoologie, který se svým týmem před několika lety publikoval článek v časopise Nature právě o tomto tématu, a je i jedním ze spoluautorů právě vyšlého článku v časopise Science. Svému tehdejšímu nadanému kolegovi Peterovi Fabiánovi jsem navrhl, zda by se nechtěl tomuto problému věnovat na jiném rybím modelu, daniu pruhovanému (zebrafish, Danio rerio). Na první pohled se může zdát, že dania, jako značně odvozené organismy, nejsou pro tento typ výzkumů vhodné; představují však v současnosti technicky nejdokonalejší model vývoje kraniofaciální oblasti obratlovců, dovolující dobře analyzovat i jen velmi malou buněčnou populaci.
Peter Fabian, který je hlavním autorem článku, odjel pracovat do Spojených států, do prestižní laboratoře profesora Gage Crumpa na Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, kde začal tento projekt vedle své hlavní práce postupně rozpracovávat. Díky skvělému experimentálnímu zázemí a zručnosti experimentátorů samotných trvalo méně než dva roky, než shromáždil všechna data potřebná pro takto kvalitní publikaci. Jednoduše řečeno ukázal, že v adenohypofýze, struktuře tzv. “nové” hlavy obratlovců, jde detekovat “starý” endodermální příspěvek. Buňky endodermálního původu však nevytvářejí nějakou samostatnou buněčnou populaci, ale jsou nahodile roztroušené po celé adenohypofýze.
Endodermální příspěvek ve vývoji adenohypofýzy je důsledkem “fylogenetické paměti” vývojových mechanismů, který je patrný dokonce i u tak odvozeného organismu, jako je právě zebřička. Evoluční původ adenohypofýzy lze tedy hledat v prastaré faryngeální oblasti tzv. předústního střeva, která byla v průběhu evoluce vzata do vývoje struktur naší nové hlavy obratlovců.
Peter Fabian, Kuo-Chang Tseng, Joanna Smeeton, Joseph J. Lancman, P. Duc Si Dong, Robert Cerny, J. Gage Crump, Lineage analysis reveals an endodermal contribution to the vertebrate pituitary (in print)
