Krajta a kobra odhalují genetická tajemství hadů
Krajta tygrovaná a kobra královská se stávají prvními hady, kterým byl přečten celý genom. To umožnilo nejen uvažovat o jejich konkrétních genetických rysech, ale také zhruba odhadnout rychlost a povahu genetického vývoje této skupiny plazů ve srovnání s jinými obratlovci.
Zoologové již dlouho využívají výdobytky molekulární biologie pro své vlastní účely. Například je mnohem snazší posoudit vztah a evoluční vztahy mezi skupinami zvířat, když máme v ruce sekvenci genomu. Ale v tomto smyslu mají různá zvířata štěstí různými způsoby – vědci se do rukou hadů dostali až nyní. Dvě velké výzkumné skupiny najednou zveřejnily výsledky analýzy celého genomu kobry královské a krajty tygrované. Tyto druhy jsou prvními hady, jejichž DNA je plně sekvenována.
Vědci to samozřejmě udělali z nějakého důvodu, ale aby pochopili, jak se velmi zvláštní vzhled a životní styl, který tito plazi vedou, odráží na úrovni genů. Pomocí genetické analýzy lze nejen zjistit, jaké molekulární mechanismy stojí za tím či oním rysem hadů, ale také jak tito tvorové, jak se říká, dosáhli takového života, tedy jaké evoluční změny proběhly. s nimi.
Todd Kastow z Texaské univerzity v Austinu (USA) a jeho kolegové studovali krajtu tygrovanou, která žije v jihovýchodní Asii a v poslední době se stala invazním druhem v jižních státech USA. Vědci nejen přečetli jeho DNA, ale také porovnali aktivitu genů krajty v srdci, játrech, ledvinách a tenkém střevě před jídlem a po něm – jeden den a čtyři dny po pamlsku.
V časopise PNAS zoologové uvádějí, že změny v aktivitě genu krajty byly překvapivě velké: jídlo způsobilo, že doslova polovina genů fungovala jinak, a tyto změny nastaly během 48 hodin. Metabolismus krajty se díky tomu zrychlil 40krát a její vnitřní orgány (střeva, ledviny a játra) se během tří dnů zdvojnásobily.
Co se týče kobry, kterou Nicholas Casewell z Bangor University (Velká Británie) studoval společně s kolegy, zde vědce zajímala především jedovatost hada, jeho schopnost vytvořit jedovatou směs 73 peptidů a proteinů. Jak píší autoři ve stejném PNAS, na produkci jedu u kobry se podílí 20 genových rodin a kupodivu ty geny, které fungují v jedovatých žlázách, mají dvojčata v jiných částech těla plaza. V průběhu evoluce „jedovaté“ geny dostávaly další kopie, často více než jednu, a tyto kopie mohly mutovat, což jed dále komplikovalo.
V průběhu evoluce jsou jedovatí hadi nuceni svůj jed neustále vylepšovat, protože jejich oběti se zároveň stávají odolnějšími vůči toxinům, kterými je plazi otravují. Život hada doslova závisí na jedu, protože se nepříteli nemůže postavit ničemu jinému než jemu, a je jasné, proč byly pro tyto účely přiděleny tak rozsáhlé genetické zdroje.
Vědci z obou skupin se zároveň pokusili porovnat genomy krajty a kobry a také porovnat výsledek s DNA jiných obratlovců, včetně DNA jediného jedovatého savce ptakopyska.
K tomu bylo z obou hadů vybráno asi sedm a půl tisíce genů, které jsou v jejich genomech přítomny v jedné kopii. Jak se očekávalo, genetické změny u hadů postupovaly obrovskou rychlostí, daleko předčily změny u jiných zvířat. Kromě toho byl počet genetických modifikací u hadů také mnohem větší. Což je pochopitelné: tvar těla, životní styl atd. hadů jsou tak neobvyklé, že se to neobešlo bez rozsáhlých genetických změn, bez silných přestaveb, které by jim umožnily přizpůsobit se zvolenému výklenku.
Vědci zároveň poznamenávají, že mnoho změn nebylo ani tak v tom, jak byly spravovány existující geny, ale ve vzniku nových. Předpokládá se, že hlavním molekulárním nástrojem evoluce je rekonfigurace genové regulace, zavádění změn v regulačních oblastech, nikoli však vznik nových kódujících bloků. Hadi se však zjevně v tomto smyslu ukazují jako nějaká výjimka – kvůli tendenci jejich genomu množit kopie genů, které se později mohou měnit, jak chtějí.
Pravděpodobně je však příliš brzy dělat nějaké zvlášť rozsáhlé závěry o evoluci hadů na základě pouhých dvou genomů, a proto sami vědci navrhují počkat na objevení se dalších deseti hadích genomů, které by měly být studovány v následujících dvou let.
Kirill Stasevič
