Sciencemag.cz
Doporučujeme
Učebnicové pravidlo říká, že mitochondrie se dědí jen v mateřské linii, totéž platí pro další organely obsahující vlastní genom (jeho zbytky), tedy chloroplasty. Existují i různé teorie (modely), proč to tak funguje. Podrobně to popisuje např. Matt Ridley v Červené královně (v češtině nedávno nové vydání). V zásadě jde o to, že jaderné geny nemají zájem na „válce“ genů mimojaderných. Nicméně jedna věc je učebnicové pravidlo, realita může být – jak se zdá, občas se tedy přenáší do vajíčka spolu se spermií i její mitochondrie. Nicméně moc podstatný by tento jev být neměl; když např. děláme rodokmeny podle mtDNA, mělo by cca stále platit, že mapujeme čistě mateřskou linii.
Viz také: Proč se mtDNA dědí jen v mateřské linii
Nový výzkum se zaměřil na to, jak v tomto ohledu fungují chloroplasty. (Poznámka: Opět již v Červené královně se popisuje jeden druh řasy, kde mezi otcovskými a mateřskými chloroplasty dochází k válce, protože do vajíčka se spermií vstupují i ty otcovské.) Obvykle se uvádí, že podobně jako se mitochondrie nedostane do spermie, genetický materiál chloroplastu je degradován v pylu (samčí pohlavní buňky).
Vědci z Ústavu Maxe Plancka pro molekulární fyziologii rostlin v Postupimi nyní analyzovali dědičnost chloroplastů v různých podmínkách u téměř 4 milionů rostlin tabáku. Výsledek zní, že genetickou informaci mohou předávat za určitých okolností i otcovské chloroplasty; otevírá to prostor pro další výzkumy týkající se evoluce, ale i šlechtění. Dokonce se uvádí, že mezi chloroplasty od obou rodičů pak také dochází k míchání genů, tedy obdobě sexu.
Vědci nejprve vytvořili otcovské rostliny s chloroplasty odolnými vůči antibiotiku. Tyto rostliny pak během dozrávání pylu vystavili různým podmínkám prostředí, jako je teplota, chlad, sucho a silné světlo. Pyl z těchto rostlin byl poté použit k opylení nemodifikovaných mateřských rostlin. Semena vzniklá z tohoto křížení se pěstovala na kultivačním médiu obsahujícím příslušné antibiotikum. Protože na tomto médiu přežívají pouze otcovské chloroplasty, buňky obsahující chloroplasty z otcovské rostliny jsou normálně zelené, zatímco rostliny s chloroplasty zděděnými pouze po matce bledé. (Poznámka: Chloroplasty i mitochondrie jsou původně bakterie, prokaryotické organismy, lze je zasáhnout antibakteriálními antibiotiky, alespoň za určitých podmínek; jistěže nám běžně užívaná antibiotika nemohou vybít mitochondrie.) Dále se ukázalo, že jsou-li rostliny vystaveny chladu, podíl chloroplastů zděděných v otcovské linii stoupne až 150krát. Autory studie proto napadla možnost, že by za degradaci chloroplastů v pylu mohl být odpovědný nějaký enzym, jehož aktivita by s poklesem teploty klesala také. Což se potvrdilo, odhalit se zřejmě podařilo i konkrétní enzym – byl-li ten defektní, dědičnost otcovských chloroplastů se rázem zvýšila.
Otázkou je, co se z chloroplasty z obou linií děje dál, vyměňují si genetický materiál? To se zatím moc neví. Každopádně to, že pouhé ochlazení takhle změní fungování dědičnosti, by v nás mohlo snad i vyvolat určitou skepsi k dosavadním teoriím typu, proč se chloroplasty a mitochondrie musí dědit zrovna takhle (= jen po matce) a nikoliv jinak.
Ralph Bock, Control of plastid inheritance by environmental and genetic factors, Nature Plants (2023). DOI: 10.1038/s41477-022-01323-7. www.nature.com/articles/s41477-022-01323-7
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org
