Genetická analýza odhalila, kde se vzaly želvy

12.05. 08:00 | Autor:

Pro vědce, kteří se snaží sestavit rodokmen všeho živého, představovaly želvy problém už dlouho. Jejich anatomie je natolik jedinečná, že se nedaly si jistotou umístit na správné místo v evolučním stromu. Nová studie teď biology přiblížila k řešení.

Želvy jsou bezesporu jedna z nejpodivnějších skupin obratlovců. Jejich krunýř je v přírodě unikátní. Jeho vrchní část, které se říká karapax, tvoří několik srostlých žeber a obratlů. Želvy mají i neobvykle tvarované lopatky. Ještě záhadnější je lebka. Želvy postrádají takzvané spánkové jámy - otvory v lebce, v nichž se ukládají svaly. Jejich nepřítomnost by je mohla řadit do blízkého příbuzenstva dnes už vyhynulých prvohorních skupin plazů. Je ale taky možné, že želvy nebo jejich přímí předkové kdysi dávno spánkové jámy vlastnili.

Přijít o ně želvy mohly kvůli svému zvláštnímu způsobu života. Podle dalšího názoru by mohly být spřízněny s hady a ještěrkami. Mohly by také spadat do stejné linie evolučního stromu jako dnešní ptáci a krokodýli. Nová práce mezinárodní skupiny výzkumníků, vedené Naokim Iriem z ústavu pro vývojovou biologii RIKEN v japonském Kóbe, dává za pravdu zastáncům poslední zmíněné možnosti. Vědci podnikli velkou analýzu celého genomu dvou druhů želv, karety obrovské a kožnatky čínské. Výsledky zveřejnili v časopise Nature Genetics.

Zubatý předek

Genomy obou želv byly zhruba stejně dlouhé. Oba měly zhruba 2,2 miliardy genetických písmen. Pro srovnání: lidský genom jich má asi 3,1 miliardy, houseníček rolní 120 miliónů a známá střevní bakterie Escherichia coli asi 4,5 miliónu. Statistická analýza podpořila hypotézu, podle níž želvy sdílely společného předka s ptáky a krokodýly. Oddělit se od nich mohly někdy mezi 267,9 a 248,3 milióny let. Nejstarší dosud objevená želva žila asi před 220 milióny lety.

Kožnatka čínská.

Paleontologové ji našli v roce 2008 v čínské provincii Kuej-čou. Pojmenovali ji Odontochelys. V Porovnání s moderními želvami působí starobyle. Měla zuby, kdežto její současné příbuzné mají místo nich jen rohovité výčnělky. Vlastnila jen spodní stranu krunýře. Místo vrchní strany měla jen rozšířená žebra, která připomínala embrya současných želv.

Jak dělají krunýř

Embryonální fáze je nejdramatičtější období v životě mnohobuněčných organizmů. Jednotlivé tkáně a orgány musí vznikat na správném místě a ve správný čas, jinak by to špatně dopadlo. Aby se tak stalo, je třeba následovat program zapsaný v DNA. Nové struktury, jako třeba křídlo místo nohy, se vyvíjejí změnou tohoto programu. Často se přitom používají už jednou vynalezené postupy v novém kontextu. Gen, který dosud dělal jednu věc, může začít dělat něco jiného. Pokud jsou závěry Irieova týmu správné, stalo se to i v minulosti želv.

Geny spravující vývoj krunýře mají v embryích ostatních obratlovců jiný úkol. Regulují vývoj končetin. Želví embryo napřed projde fází, v níž vznikne základní obratlovčí tělní plán. Teprve pak se spustí další program, který z nich udělá kámen na nožičkách.

Čerstvě vylíhlá kareta obrovská.

Z analýzy želvího genomu také vyplynulo, že vlastní neobvyklé množství genů pro čichové receptory. Receptory jsou složité enzymy, které buňky vystavují na svém povrchu. Když se na ně přilepí molekula, na kterou mají reagovat, vyšlou signál.

Ten může nakonec způsobit nervový vzruch, jenž způsobí čichový vjem. Želví genom obsahoval pro čichové receptory 1 137 genů . Jejich čich tedy asi bude neobvykle vyvinutý, srovnatelný třeba s čichem savců. Například myši mají genů se stejnou funkcí okolo 1 500. Želvy budou asi odbornice na složení mořské vody.