Masožravá bublinatka nevede zbytečnou DNA. Jak to?

14.05. 15:55 | Autor: Radek John

Lapací měchýřek bublinatky na snímku z elektronového mikroskopu. Rostlina jeho pomocí loví drobné vodní členovce a další živočichy.

Když vědci začínali před dávnými časy číst genomy zvířat a rostlin, dočkali se překvapení. Naprostá většina DNA nedělala nic. Začalo se jí říkat odpadní, anglicky "junk". Genomy jsou jí plné. Až na genom bublinatky opomíjené.

V lidském genomu připadají na vlastní geny jen asi dvě procenta veškeré DNA. Zbytek je to, co se dřív označovalo jako odpadní DNA. Dnes se používá spíš slovo "nekódující". Je to proto, že není jisté, jestli nekódující DNA přece jen k něčemu není, ačkoliv nevíme k čemu. Zhruba před deseti lety spustil americký Národní výzkumný institut výzkumu lidského genomu projekt Encyklopedie DNA elementů, zkráceně ENCODE. Iniciativa vyústila v množství vědeckých prací, jejichž hlavním závěrem bylo, že odpadní DNA není odpadní, ale má nějaké užitečné funkce.

Jenže říkejte to drobné vodní masožravce bublinatce. Její genom teď prozkoumala skupina vědců vedená Luisem Herrerou-Estrellou z mexického výzkumného centra CINVESTAV v Ciudad de México. Podle článku, který jim vyšel v časopise Nature, nemá bublinatka téměř žádné odpadní geny. Skoro všechna DNA, kterou vlastní, je užitečná.

Jelikož se nezdá, že by tím nějak strádala, mohlo by to znamenat, že odpadní geny jsou opravdu odpadní. Místo aby k něčemu byly, jen tak se vezou. Nechávají se kopírovat z buňky do buňky a z generace do generace, aniž by hnuly prstem.

Jen 2,5 % plevele

Genom bublinatky má sedmdesát sedm miliónů genetických písmen. Podle vědců tvoří devadesát sedm procent z toho funkční geny. Je jich asi 28 500, což je zhruba stejně, jako je genů vinné révy nebo rajčete. Genom révy má ale přibližně 490 miliónů genetických písmen. Genom rajčete 780 miliónů. Bublinatka se tedy musela v minulosti nějakým neznámým způsobem zbavit téměř veškeré odpadní DNA. Zajímavé je, že podle vědců prošla v minulosti třemi událostmi, při níž se celý její genom zdvojnásobil.

Stejný měchýřek v optickém mikroskopu.

Rostlinné genomy mají k takovým událostem sklon. Genomy ostatních rostlin jsou zaplevelené opakujícími se úseky DNA, kterým se říká retrotranspozony. Jsou schopné samy přepsat z DNA do RNA a zase zpátky. Jejich život připomíná retroviry - skupinu virů, které používají stejnou techniku k převzetí vlády nad buňkami. Retrotranspozony mohou zabírat až šedesát procent veškeré DNA. V genomu bublinatky jich je jen dvě a půl procenta.

Technická záležitost

Tři čtvrtiny retrotranspozonů známých od jiných rostlin byly v genomu masožravky navíc poškozené. Podle vědců nebyly schopné dalšího kopírování a šíření. Rostlina šetřila i na délce intronů. Jsou to úseky DNA, kterými jsou přerušené jednotlivé geny. Když buňka podle genu vyrábí nějakou bílkovinu, napřed introny vystřihne. Jejich existence jí umožňuje interpretovat stejné geny různým způsobem. Zbylé kousky se dají slepit v různém pořadí. Bublinatka sice introny má, ale jsou kratší než introny jiných rostlin.

Proč je její genom tak krátký, není badatelům jasné. Nemyslí si ale, že by to byl výsledek tlaku přírodního výběru. Podle jejich názoru se jedná spíš o technickou záležitost. Genomy většiny rostlin mají sklon k bobtnání. Pokud je to nijak nepoškozuje a jedinci s přebytkem DNA nejsou v nevýhodě, přírodní výběr je neodstraní. U bublinatky to mohlo fungovat stejně, až na to, že její genom měl naopak tendenci k úspornosti.

Foto: Enrique Ibarra-Laclette, Claudia Anahí Pérez-Torres a Paulina Lozano-Sotomayor

Autor: Radek John