Odhaleno tajemství elektrošokových ryb

Nejméně šestkrát v historii Země byly odebrány speciální elektrické orgány, které jim umožňují navigovat, komunikovat mezi sebou a bránit se nepřátelům pomocí proudových výbojů. Ty jsou však natolik vzdálené, že výskyt elektrických orgánů od dob Darwina je považován za klasický příklad konvergentní evoluce – vytvoření komplexu podobných znaků u zástupců nepříbuzných skupin. Američtí vědci porovnali genom úhoře, stejně jako tkáň RNA tří dalších elektrických ryb, a našli společný genetický základ pro jejich „šokové“ orgány.

Je známo více než 300 druhů ryb s elektrickými orgány – od známých až po exotické amazonské elektrické úhoře (Electrophorus electricus), jejichž buňky generují výboje až 600 voltů. Genom posledně jmenovaného byl výzkumníky rozluštěn. Úhoř se může pochlubit třemi elektrickými orgány: dva slouží k navigaci a hledání kořisti a třetí slouží k ochraně před nepřáteli a paralyzující kořistí (malé ryby). Pro člověka není elektrický výboj tohoto úhoře fatální, ale velmi bolestivý.

elektrický úhoř. © Josh More

Elektrické orgány se skládají z mnoha destiček-elektrocytů - zploštělých svalových buněk, mezi jejichž membránami lze generovat potenciálový rozdíl. Například v těle elektrického úhoře je 70 sloupců po 6000 elektrocytech v každém. Tyto buňky s největší pravděpodobností vznikly tímto způsobem: kontrakce jakéhokoli svalu vytváří mírné napětí. Ale před 100 miliony let začaly různé ryby tento elektrický potenciál zesilovat. „Pokud zbavíte svalovou buňku schopnosti stahovat se a měnit poměr proteinů v buněčné membráně, začnou tyto buňky vytvářet silný proud iontů protékajících membránami. A skládání elektrocytů do sloupce mnohonásobně zvyšuje výsledné napětí,“ říkají autoři studie Lindsey Traeger a Michael Sussman.

Vědci zcela rozluštili genom Electrophorus electricus. Kromě toho sekvenovali proteiny elektrocytů a kosterního svalstva dvou příbuzných úhoře, úhoře hymniformního (Sternopygus macrurusan a Eigenmannia virescens) a dvou dalších ryb, nosála sloního (Brienomyrus brachyistius) a sumce elektrického (Malapterurus electricus), původem z Afriky. Ukázalo se, že u všech těchto zvířat je zvýšená exprese genů odpovědných za průchod proudu svalovými buňkami a oslabená exprese genů, které řídí přeměnu elektrického podnětu na svalové kontrakce. Vědci tedy tvrdí, že v různých obdobích historie Země si různé druhy ryb vytvářely své elektrické orgány pomocí stejné genetické „sady nástrojů“.