Zvětšit obrázek

Máčky jsou stíny mořského dna. Potulit se můžete, nafotit už nejdou tak snadno.

Obratlovci se během své historie docela pěkně vybarvili a zabydleli tuhle planetu. Při téhle spanilé jízdě jim byly ku prospěchu různé šikovné vychytávky, které postupně poskládaly úspěšný obratlovčí model. Mezi nimi zaujímají přední místo končetiny, praktické a všestranné, neobyčejně vhodné například k míchání drinků. Nejnovější vývoj poznání genů ovládajících embryonální vývoj končetin dává překvapivou odpověď na to, jak tahle praktická pomůcka barmanů vlastně vznikla.

Nejranější fosilie obratlovců, co jsme zatím našli, mají jen nepárové ploutve – hřbetní, břišní a řitní. Nepárové ploutve jsou ve fosilním záznamu zhruba 100 miliónů let před párovými ploutvemi a 200 miliónů let před prvními končetinami. Už od 19. století se občas předpokládalo, že by párové ploutve a potažmo končetiny obratlovců mohly vzniknout právě z nich. Jako zásadně problematické se ale jevilo jejich umístění podél středové osy těla. Z toho totiž vyplývá, že nepárové ploutve vznikají z jiných buněk embrya. Až do nynějška v tom nebylo tak úplně jasno.

Celou záležitost nedávno rozkryl mezinárodní tým molekulárních embryologů pod vedením portugalské vědkyně R. Freitas, toho času situovaný na University of Florida v Gainesville. Autoři v rámci studie provedli několik pozoruhodných experimentů na bazálních obratlovcích. Nejprve se zaměřili na embryonální vývoj ploutví máček skvrnitých (Scyliorhinus canicula), roztomilých, malých a vesměs líně plovoucích žraloků z Atlantiku. Jak patrno i z anglického názvu pro máčky „catsharks“, nejsou to zrovna herci z Čelistí. Mezi molekulárně laděnými vývojovými biology jsou ale přesto v posledních letech dost oblíbení.

Zvětšit obrázek

Předek končetin jako popkulturní idol.

V rámci experimentů autoři nejprve značili různé buňky raných embryí a sledovali jejich další osud ve vývoji zárodku máček. Tak zjistili, z kterých embryonálních buněk vznikají ploutve – z těch samých jako jednotlivé obratle. Pak přenesli pozornost na regulační geny a studovali aktivitu genů, jenž ovládají právě vývoj ploutví. Nakonec poměrně překvapivě zjistili, že se nepárové ploutve máček, přestože opravdu vznikají z jiných buněk než ploutve párové, vyvíjejí mimo jiné pod přísným okem regulačních genů HoxD a Tbx18. Ty důvěrně známe i z vývoje našich vlastních lidských končetin. Úplně stejné geny u máček řídí i embryonální vývoj párových ploutví. Na odlišných místech embrya a na buňky odlišného původu tak působí stejný vývojový mechanismus.

Zvětšit obrázek

Pro zapamatování i oslavu evolučního původu vlastních rukou a nohou lze zvolit i vhodné módní doplňky.

Autoři studie nezůstali jen u máček, podívali se i na ještě bazálnějšího obratlovce – mihuli mořskou (Petromyzon marinus). Linie mihulí se odštěpila ještě před vznikem párových ploutví, mají jen nepárové. A i u nich se vývoj ploutví reguluje stejnými geny. Podle autorů je zjevné, že se mechanismus vývoje ploutví vytvořil při vzniku prvních nepárových ploutví. Evoluce pracuje jako domácí kutil a tak při další práci sáhla po tom, co bylo po ruce. Celý genetický program vývoje ploutve byl znovu použit pro embryonální vývoj ploutví párových. A když se podíváme na nás samotné, tak naše ruce a nohy můžeme přímo odvodit od hřbetní, břišní a řitní ploutve našich pradávných rybovitých dědečků.

Studie má i vcelku praktické výstupy. Zmíněné geny totiž mimo jiné účinkují i v řadě vrozených vývojových poruch a pro jejich pochopení není tak úplně na škodu vědět, jak vlastně vývoj končetin kdysi dávno vzniknul. Krom toho zbylo místo i na špetku nostalgie. Nejmodernější molekulární metody šly v této práci ruku v ruce s klasickou morfologií a anatomií 19. století

Pramen: Nature online doi: 10.1038/nature04984.