Sciencemag.cz
Doporučujeme
Bahník americký (Lepidosiren paradoxa, South American lungfish) patří mezi dvojdyšné ryby dýchající plícemi (takže ve vodě bez přístupu k hladině se už může i udusit). Takhle nějak mohli v devonu vypadat předkové prvních obojživelníků. Bahník podobně jako latimerie bývá pokládá za živou fosilii, tedy velmi se podobá svým dávným předkům (alespoň pokud můžeme posoudit; tedy morfologií, možná ekologií atp.).
Vědělo se již, že genomy dvojdyšných ryb jsou obrovské. Jejich sekvenování je velmi pracné a komplikované jak z technického, tak z bioinformatického hlediska. Mezinárodnímu výzkumnému týmu pod vedením kostnického biologa Axela Meyera a würzburského biochemika Manfreda Schartla se však nyní podařilo kompletně osekvenovat genom jihoamerické i africké linie bahníků. Jihoamerický bahník má mít vůbec největší genom mezi živočichy. Dosud držel rekord australský bahník (Neoceratodus), sekvenováný stejným týmem (publikováno r. 2021).
Genom bahníka amerického je proti jeho australskému příbuznému více než 2krát delší, má více než 90 gigabází (90 miliard). 18 z 19 chromozomů bahníka je delších než celý lidský genom (asi 3 miliardy bází).
Za to, že se genom v průběhu času nafoukl do tak obrovské velikosti, mohou autonomní transpozony. Jedná se o sekvence DNA, které se replikují v genomu i do nových pozic („skákavé geny“), což následně způsobuje jeho růst. Ačkoli k tomu dochází i u jiných organismů, analýzy výzkumného týmu ukázaly, že rychlost expanze genomu jihoamerického bahníka je zdaleka nejrychlejší, alespoň z toho, co známe: V minulosti se každých 10 milionů let genom narostl o velikost celého lidského genomu. „A roste i nadále,“ uvádí A. Meyer. „Našli jsme důkazy, že transpozony, které jsou za to zodpovědné, jsou stále aktivní.“
Vědci identifikovali i jeden mechanismus, který je toho příčinou: Extrémní expanze je přinejmenším částečně způsobena velmi nízkým množstvím piRNA. Tento typ RNA je součástí molekulárního mechanismu, který za normálních okolností transpozony umlčuje.
Protože se transpozony replikují a přeskakují v genomu, čímž přispívají k jeho růstu, mohou výrazně měnit a destabilizovat genetický materiál organismu. To není vždy na škodu, a dokonce to může být důležitým motorem evoluce, protože tyto „skákající geny“ někdy způsobují i evoluční inovace tím, že mění funkce „běžných“ genů. O to překvapivější je, že současná studie nezjistila žádnou souvislost mezi obrovským přebytkem transpozonů a nestabilitou genomu – genom bahníka je nečekaně stabilní a uspořádání genů je konzervativní.
Tato skutečnost umožnila výzkumnému týmu zkusit rekonstruovat původní architekturu sady chromozomů (karyotyp) předka suchozemských obratlovců ze sekvencí dnes žijících druhů dvojdyšných ryb. Například australský bahník má stále končetiny/ploutve, které kdysi umožňovaly jeho příbuzným pohyb po souši. U jiných dnešních druhů bahníků z Afriky a Jižní Ameriky se tyto ploutve, které mají podobnou stavbu kostí jako naše paže, během posledních zhruba 100 milionů let změnily zpět (poznámka: řekněme zpět v uvozovkách, s vratností evoluce je to ošemetné) do podoby vláknitých ploutví.
Axel Meyer, The genomes of all lungfish inform on genome expansion and tetrapod evolution, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07830-1. www.nature.com/articles/s41586-024-07830-1
Zdroj: University of Konstanz / Phys.org
