Primitívna, ale evolučne úspešná
Mihuľa je nezvyčajne vyzerajúca, vývojovo veľmi primitívna „nepravá“ ryba. Je akousi žijúcou fosíliou, pretože jej predkovia sa odčlenili od prvých stavovcov (obratlovců) už niekedy pred vyše 400 miliónmi rokov a len málo vývojových zmien jej dnešnú podobu odlišuje od fosílnych nálezov spred asi 350 miliónov rokov.
Aj keď mihuľa tvarom svojho tela pripomína úhora, nie sú to vývojovo blízke druhy a jediné jej žijúce príbuzné sú sliznatky. Po oboch stranách hlavy má sedem párov žiabrových okrúhlych otvorov. Aj keď patrí medzi stavovce, nemá chrbticu (páteř) so stavcami (obratly), len chrbtovú strunu (chordu) a veľmi jednoduchú kostru z chrupavky. Všetky mihule – riečne aj morské – kvôli nereseniu migrujú proti prúdu riek a rozmnožujú sa v jej častiach s hlbším štrkovitým dnom. Krátko na to hynú. Larvy, ktoré sa z oplodnených vajíčok vyliahnu predstavujú prechodné štádium nepriameho vývoja a nazývajú sa minohy.
Mihula je vlastne upír v tele podobnom rybe. Nemá čeľuste, len prísavkový kruhový ústny otvor vyzbrojený množstvom drobných ostrých hrotov. Pomocou nich sa zachytí na tele väčšej ryby, svalnatým jazykom, ktorý je tiež pokrytý ostrými hrotmi, vybrúsi do povrchu tela obete otvor. Celé hodiny saje krv, pričom do rany vypúšťa látku zabraňujúcu jej zrážaniu. Napadnuté ryby hynú na stratu telových tekutín a na infekcie. Zato ich parazitickým mihuliam a príbuzným sliznatkám sa počas dlhého samostatného vývoja vyvinul zvláštny imunitný systém, odlišný od ostatných stavovcov.
Telo rastie, ale genóm sa skracuje
No nielen to je na nich jedinečné. Podľa článku uverejnenom v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences vedci odhalili, že mihule sa počas života doslova zbavia 20% svojej genetickej výbavy!
Jeramiah Smith z Washingtonskej univerzity v Seatli začal ako prvý tušiť nezrovnalosti, keď porovnával génové sekvencie rôznych vývojových štádií mihúľ. Tento mladý postdoktorand a jeho kolegovia sa snažili v živých embryách mihúľ odhaliť bunky s narušenou DNA. Špeciálna metóda však nečakane každú embryonálnu bunku označila ako odumierajúcu. Podrobnejší výskum priniesol veľké prekvapenie: spermia mihule má v genóme také sekvencie, ktoré už bunky pečene (jater) dospelého jednotlivca neobsahujú. A že celkovo je genóm spermie o niekoľko miliónov báz (nukleotidov A,T,C,G) dlhší, než vlákno DNA v jadre bunky dospelého jedinca. V spermii vedci odhalili vysoko repetitívnu, teda opakujúcu sa sekvenciu (postupnosť) báz, nazvanú Germ1. Jeramiah Smith sledoval ako sa tento úsek DNA mení v jednotlivých štádiách vývoja mihule a ako sa jej genetická výbava reorganizuje.
Výsledok je naozaj zaujímavý. Pohlavné bunky mihúľ, teda vajíčka a spermie majú najdlhší, kompletný genóm. Ale krátko po ich splynutí, oplodnení, sa začína v bunkách embrya skracovať. Už na druhý deň je počet opakovaní sekvencie Germ1 výrazne nižší. Keď sa minoha – larva mihule z vajíčka liahne, z jej genómu sa Germ1 takmer úplne vytráca.
Smith s kolegami však zistili, že miznú aj špecifické gény, ktoré v spermiách sú, ale v pečeni dospelej ryby už nie. Jedným z nich je gén, ktorý pomáha stabilizovať chromatín, čo je komplex bielkovín a DNA, vytvárajúci chromozómy. Smith však predpokladá, že podobný osud stíha stovky ďalších génov, ktoré sa počas vývoja mihule z jej buniek vytrácajú.
Tento poznatok je v protiklade s tým, čo o genetických mechanizmoch fungujúcich u stavovcov doposiaľ vieme. Gény sa „vypínajú“ (deaktivujú) tým, že bunka chemicky ovplyvní priamo ich sekvenciu, alebo časť DNA v ich okolí. Nie však tak, že sa ich zbaví úplne. Svoju vnútornú evolučnú logiku však tento mechanizmus má – je ekonomický. Zrušené gény nemusia bunky pri ďalšom delení kopírovať. Ale Smith je presvedčený, že úplné odstránenie génov je výhodné najmä pre telové tkanivo v ktorom sa vytvárajú vajíčka a spermie, pretože umožňuje rýchly rast a množenie. Na strane druhej však zvyšuje náchylnosť špecializovaných buniek k rakovine.
Molekulárny biológ Guy Drouin z Univerzity v Ottawe, ktorý študuje drobné vodné kôrovce, pripomína, že aj iné druhy organizmov (nie z podkmeňa stavovcov) redukujú počas ontogenézy svoj genóm. Podľa jeho názoru zásadný prielom v poznaní prinesie až odhalenie mechanizmu, ktorý sa za skracovaním DNA ukrýva. „Na mihuliach je dobrá jedna vec – ľahko sa študujú. Tak možno práve tieto zvláštne tvory nám pomôžu tajomstvo odhaliť.“
Otvor, ktorým unikol život...
... a nástroj ktorý ho vyhĺbil
Zdroje: ScienceNow, Wikipedia
Diskuze:
