TLDR: Mechanismy přenosu retinoidů v oku obratlovců spoléhají na protein IRBP, který krom obratlovců mají pouze bakterie. Právě od nich si je zřejmě obratlovci před 500 miliony lety půjčili „přirozeným GMO“. Studie hír.

Mrkej na drát

Evoluce je mocná čarodějka! Sotva jsme si (majoritně) zvykli na obrázky rodových linií nebo třeba skutečnost, že lidé a blechy měly KDYSI společného předka, vše komplikuje horizontální přenos genů mezi druhy. Podle nejnovější studie tak kdysi během evoluce oka obratlovců došlo na „vypůjčení“ genů z úplně jiných větví života – včetně bakterek!

Horizontální přenos genů, kdy si biočich jedné rodové linie půjčí geny z linie jiné, znáte dobře pod zkratkou „GMO“ alias Geneticky modifikované organismy. Už nějaký čas ale víme, že příroda umí „GMO! provádět také – nejslavnější příklad tohoto druhu jste dost možná měli nedávno k obědu. Jsou to totiž batáty.

Ty obsahují některé geny z půdních bakterií rodu Agrobacterium, které u nich bakterie zapomněly někdy v minulosti – k přenosu genů totiž může dojít skrz viry, při parazitaci, hlavně vnitrobuněčné, úzké symbióze a dalších podobných intimitách. Bakterie a viry mohou zkrátka občas nechávat kousky svých genů ve větších organismech. A krom batátů na totéž došlo zřejmě i v případě očí…

Jedním z klíčových rysů, které odlišují naše oči s přesným zaostřováním od očí hmyzu, je oddělení tkání vnímajících světlo od buněk zodpovědných za recyklaci jejich molekul reagujících na světlo. Vědátoři už dlouho uvažují, jak na tento vývoj došlo.

Oddělení tkání se přitom opírá o mechanismy pro přesun molekul (nazývaných retinoidy) mezi jednotlivými buňkami. Tento transport zajišťuje vysoce konzervovaný protein IRBP (interphotoreceptor retinoid-binding protein), který podle tohoto nového výzkumu vznikl z proteinu kódovaného bakteriálním genem, jenž se náhle objevil v očích obratlovců před více než 500 miliony let.

No tak nevadí, řeknete si, prostě jde o něco, co měl již náš společný předek. Problém je, že poslední společný předek obratlovců a bakterií se nachází skoro 4 miliardy let nazpět…

Co s tím?

Nejenže IRBP chybí u bezobratlých, ale nenachází se ani v žádné jiné složité buňce – od stromů přes améby až po kvasinky. Jediný záznam o sekvenci genu podobného tomu, který kóduje IRBP, máme zkrátka od bakterií.

Analýzou více než 900 genomů k tomu dospěl tým Chinmay Kalluray z MIT. A, co je nejzajímavější, podařilo se jim při tom také přesně určit výskyt tohoto genu v liniích obratlovců. To se „shodou náhod“ překrývá s výskytem prvních známých očí podobných obratlovcům před více než 500 miliony let.

Zdá se tedy, že předek všech živočichů s kostmi na zádech si „vypůjčil“ původní gen od bakterií (resp. ty mu ho nejspíše samy věnovaly) a během mnoha generací přírodního výběru si protein postupně uzpůsobil, až zformoval jeho funkci pro přenos retinoidů.

To samozřejmě neznamená, že „naše oči máme od bakterií“, nebo jak lze zjednodušeně objev číst. V globálu hraje IRBP v našich očích menšinovou soli. Ale skutečnost, že nové tělesné „součástky“ mohou jako včelička létat z jedné druhové kytičky na druhou, je rozhodně evolučně velmi zajímavá. A nová práce pro ni přináší nové argumenty.

Krok dopředu

Horizontálním přenosem genů se již evoluční vědátoři zabývají nějaký čas, přesné rozměry mezidruhové genové výměny jsou ale stále nejasné. A práce z MIT je proto rozhodně užitečným zjištěním.

Na rozdíl od postupného ladění vlastního genomu může totiž získávání cizího genetického materiálu potenciál přinést zcela nové vlastnosti a možnosti, což může být evolučně výhodné. Jak moc nás však ta zrůdná čarodějka Evoluce sama „geneticky modifikovala“, teprve začínáme postupně objevovat!

[Ladislav Loukota, JT]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]

Autolink hír.