Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pohlavní promíchávání genů v genofondu by mohlo být považováno za jistý druh půjčování či sdílení genetických „nápadů“, jenže pohlavní rekombinace je možná vždy jen v rámci jednoho druhu a na tento konkrétní druh také omezena, a proto je to pro tuto kapitolu, která se zabývá srovnáváním mezidruhovým (například mezi vačnatci a placentály), nepodstatné. Na druhou stranu je velmi zajímavé, že něco jako půjčování DNA skutečně existuje, a nepřekonatelnými mistry jsou v tom bakterie. V procesu, který je někdy považován za předchůdce pohlavního rozmnožování, si bakterie – a to dokonce i navzájem velmi vzdálené kmeny – vyměňují „nápady“ v podobě své DNA s přímo promiskuitní bezstarostností. Takové kolektivní půjčování „hi-tech“ inovací je jedním z hlavním způsobů, kterými se bakterie učí nové triky, jako třeba jak být rezistentní k určitému antibiotiku.
Tento jev je často nazýván pramálo užitečným názvem transformace. Je tomu tak proto, že když ho v roce 1928 Frederick Griffith objevil, nikdo ještě neměl o nějaké DNA ani potuchy. Griffith přišel na to, že nevirulentní kmen streptokoka může virulenci získat, a to od úplně odlišného kmenu, a dokonce i v případě, že byl tento virulentní kmen mrtvý. Dnes bychom řekli, že nevirulentní kmen zabudoval do svého genomu nějakou DNA z mrtvého kmene virulentního (DNA není ani živá, ani mrtvá, prostě je a kóduje nějakou informaci); jinými slovy došlo k tomu, že nevirulentní kmen si virulenci od druhého kmene „vypůjčil“. Samozřejmě bakterie půjčující si navzájem některé geny jsou něco úplně jiného než konstruktér, který si půjčuje své vlastní nápady z jednoho „motivu“, aby je použil v „motivu“ jiném. Přesto – či právě proto – není taková věc prosta zajímavosti. Pokud by se jednalo o obecný jev, který by byl rozšířen nejen mezi prokaryoty, ale třeba i u normálních zvířat, jako jsou savci, bylo by mnohem těžší vyvrátit hypotézu „sebe-vykrádajícího Stvořitele“. Co kdyby byli třeba netopýři a ptáci ohledně své DNA stejně bezstarostní jako bakterie? Představte si kus ptačího genomu, jak se například cestou bakteriální nebo virové infekce vypraví do genomu netopýra. Byla by to taková analogie středoškolského způsobu psaní referátů: „kopírovat“ a „vložit“. Milý netopýr by pak třeba mohl jednoho rána zjistit, že mu na létací bláně raší peří.
U živočichů je však, na rozdíl od bakterií, přenos genů téměř zcela omezen na sexuální komunikaci v rámci druhu; přičemž druh je skutečně definován jako skupina organismů, které jsou schopny vzájemného plodného křížení, což neznamená nic jiného, než že jsou schopny předávat si geny pohlavním procesem. Jakmile jednou dojde k oddělení dvou populací na dobu dost dlouhou na to, aby pak již nebyly schopny se plodně křížit, to jest vyměňovat si geny (obvykle po oddělené evoluci zapříčiněné izolací, jak jsme viděli v předešlé kapitole), definujeme každou takovou populaci jako samostatný druh. Mezi dvěma druhy může dojít k výměně genů leda tak, že si to usmyslí genetický inženýr. Můj kolega, profesor genetiky na Oxfordu Jonathan Hodgkin, zná z tohoto pravidla – tedy že přenos genu je omezen v rámci populace jednoho druhu, pouze tři výjimky: některé hlístice, octomilky a v míře daleko největší bdeloidní vířníky.
Tato poslední skupina je zvláště zajímavá kvůli tomu, že jako jediná mezi eukaryoty vůbec nezná pohlaví. Mohlo k tomu dojít snad proto, že se vrátili k původnímu bakteriálnímu způsobu, jak si vyměňovat geny? Poněkud příznivější je situace u rostlin, kde občas k nějakému tomu genovému přenosu dojít může, například parazitický druh kokotice (Cuscuta) poskytuje geny hostitelským rostlinám, okolo kterých se ovíjí.
Biologové by mohli jako možný příklad vypůjčení DNA rostlinami od živočichů uvést rostlinný hemoglobin. Rostliny z čeledi bobovitých (Leguminosae) mají na svých kořenech jakési „hlízky“, které obsahují bakterie fixující plynný dusík z atmosféry, čímž ho zpřístupňují rostlinám. Právě proto farmáři často bobovité rostliny, jako například jetel nebo vikev, pěstují a občas i zaorávají: dodávají půdě jinak těžko přístupný a důležitý dusík. Hlízky mají narudlou barvu, což je zapříčiněno tím, že obsahují hemoglobin, podobající se naší molekule transportující kyslík (tato molekula způsobuje i červenou barvu naší krve). Geny pro hemoglobin jsou přitom uloženy v rostlinném genomu, nikoli v bakteriálním. Hemoglobin je pro bakterie důležitý, protože vyvazuje kyslík, který je pro tyto bakterie škodlivý, a dochází tak vlastně k obchodu: bakterie poskytují rostlinám použitelnou formu fixovaného dusíku, zatímco rostliny poskytují bakteriím útočiště a odstraňují jim z cesty kyslík skrze hemoglobinový přenašeč. Protože hemoglobin máme pevně spjatý se živočichy, je přirozené podivovat se nad tím, kde jej vzaly rostliny. Možná si jej „vypůjčily“ od živočichů, třeba transferem genu bakteriemi? To by byla skutečně krásná ukázka „půjčování“. Naneštěstí pro tuto přitažlivou myšlenku nám molekulárně biologické důkazy ukazují, že hemoglobiny jsou velmi starobylými obyvateli rostlinného genomu. Nejsou vypůjčeny, byly zde přítomny už odpradávna.
tento text je úryvkem z knihy
Richard Dawkins: Největší show pod Sluncem
Důkazy evoluce
Nové vydání Argo a Dokořán 2023
O knize na stránkách vydavatele
