Proteiny se chovají jako totalitní politici, pálí za sebou mosty  
Joe Thornton, molekulární biolog z University of Oregon se svými spolupracovníky potvrdil, že mutace nastavují genetickou změnu na jinou kolej. Nově nastoupená cesta proteinů nemá cestu zpět, evoluční mosty jsou zničeny. Jde o další podporu tvrzení, že evoluce je nevratná a že hlavní roli v ní hraje nahodilost.

 

Zvětšit obrázek
Takhle vypadali ptáci před ztrátou zubů. Rekonstruovaný Ichthyornis, zubatý pták ze svrchní křídy.

 

Před více než stoletím belgický paleontolog Louis Dollo prohlašoval, že vývoj (evoluce) nemůže jít nazpátek a že jednou ztracenou vlastnost již nemůže obnovit. Tato myšlenka zůstala kontrovezní a Dollovo pravidlo, jak se jeho tvrzení postupně začalo říkat, se stal předmětem bádání pro mnoho evolučních biologů.

 
Louis Dollo byl první, kdo prohlašoval, že vývoj nemůže jít nazpátek a jednou ztracenou vlastnost nelze obnovit.

V podstatě jde o střet dvou názorů přičemž na jeho straně je skutečnost, že například velryby a hadi již nikdy neobnovili nohy a ptákům nenarostly zuby. Nedávno hladinu sporu rozbouřily studie, které dokládaly, že uspané geny a vypnuté vývojové programy, mohou být reaktivovány a tak mnozí z vědců nabyli dojmu, že evoluce přece jen může nabrat zpětný chod.

 
Směrovka evoluce: „kupředu levá“
Thornton se se svými spolupracovníky rozhodl platnost Dollova zákona otestovat na molekulární úrovni. Vybrali si k tomu glukokortikoidový receptor (GR), což je protein, který váže hormon kortisol. Jde o systém, který reguluje stres a plní i celou řadu dalších funkcí a to jak u lidí, tak i u dalších obratlovců. To, že se jedná o proteinový a hormonální systém, který je společný pro celou řadu druhů, šlo podle mutačních změn vystopovat kdy vzniknul a kdy se jednotlivé druhy evolučně rozešly. Thorntonův tým již dříve zjistil, že první GR protein, který v systému hraje důležitou roli, se vyvinul před více než čtyřmi sty miliony let z prapůvodního receptoru. Prapůvodní receptor byl aktivován triem hormonů: kortisolem, aldosteronem a deoxykortikosteronem. V průběhu 40 milionů let se protein měnil až se postupně v jeho řetězci nahromadilo 37 aminokyselinových změn a vytvořil se dnešní receptor pro hormon kortisol – nebo jinak řečeno „moderní“ GR protein se od starého liší na 37 místech, kde vlivem mutační změny je dnes jiná aminokyselina.

 


Otočení kola dějin

 
Zuby kuřecího mutanta jsou kuželovitého tvaru a připomínají zuby aligátorů. Právě krokodýlové jsou nejbližší žijící příbuzní ptáků, společně se řadí mezi archosaury.

Vědci si v dnešním receptoru vybrali místo odpovědné za vazbu s kortizolem a otočili mu „chod dějin“.  Šlo o úsek, kde došlo k sedmi mutacím a v laboratoři tomuto proteinu vrátili všech sedm změn do podoby před 40 miliony let. Stalo se to, že protein po těchto změnách se stal nefunkční - receptor přestal spolupracovat s kortisolem a nenamáhal se ani v případě dalších hormonů. Aby se ukázalo, zda za ztrátou funkce nejsou případně jiné mutace, než ty, které „vrátily zpět“, vědci se podívali na prostorovou strukturu proteinu a podle té zjistili, že existuje ještě dalších pět mutací. Ty sice neovlivňují vazebnou specificitu k hormonu, ale přesto jsou schopny zabránit správné hormonální funkci.

 

 
Kupředu, zpátky ni krok! (Klement Gottwald, řečený Kléma, únor 1948)

Vědcům nezbylo nic jiného, než i tyto mutace opravit a vrátit zpět do původní podoby před zmíněnými 40 miliony let. Tím protein získal schopnost vázat jak kortisol, tak ostatní hormony.


I když je technicky možné vracet molekulární změny zpět, není podle Thorntona v silách přírody, aby k takovým návratům docházelo v rámci přirozené selekce. Těch pět mutací, ke kterým v minulosti došlo, by bez oněch dalších sedmi mutačních změn mělo negativní nebo neutrální dopad na funkčnost proteinu. Jinak řečeno, prodělané změny v aminokyselinové stavbě receptoru, by bez další celé řady změn nebylo pro organismus přínosem a proto by takovou cestu evoluce neupřednostňovala. Z toho vyplývá, že vracet se k něčemu, co už tu bylo, je pro evoluci prakticky nemožné.

 

A co zuby?
S názorem na nevratnost evolučních změn zcela jistě nebudou souhlasit všichni. Třeba proto, že představa nevratnosti je našemu myšlení nepříjemná a milejší je myslet si, že se vše ubírá správným směrem a pokud dojde k omylu, že ho lze vzít zpět.

Zvětšit obrázek
Studie glukokortikoidového receptoru přidala váhu myšlence, že evoluce není reverzibilní. (Kredit: Wikipedia)

Mást nás v tomto směru může i to, že u důležitých funkcí máme v genomu často zálohy a pokud se nám mutací jeden z genů poničí, jeho funkci přebírá jiný. Jako celek to dělá dojem jako bychom se v evoluci dokázali vracet zpět. To ale není návrat, jaký mají na mysli vědci z Oregonu. Ti totiž popírají možnost vracet mutace zpět na stejném genu.

 

Sporné se mohou jevit také zuby. Ptáci o ně přišli před 70-80 milióny let. Když se nedávno jeden americký tým montoval kuřatům do genomu, zjistil, že mutantům růst zuby začaly (jde o mutaci Talpid2 a Stanislav Mihulka o ní psal v článku Zubaté kuře).

Zvětšit obrázek
Proteiny boří své evoluční mosty, cesta zpět nevede a evoluce je nevratná. (Joe Thornton, září 2009)

Dnešní ptáci zuby nemají. Fosilní druhy z ptačí linie ovšem zuby vlastní a koneckonců, linie ptáků vznikla uvnitř dromeosaurů, čili většinou obstojně zubatých dinosaurů. Jak se teď ukázalo, molekulární nástroje pro tvorbu zubů v kuřecím genomu ještě pořád jsou. Snaha je obnovit je ale pro ptáky smrtelná, hynou ještě v embryonálním stádiu před vylíhnutím. Pokud má Thornton pravdu, tak ptákům zuby již nikdy nevyrostou. A asi to tak bude, protože se jim to za více než padesát milionů let již nikdy nepoštěstilo.

 

Závěr
Šance, že se změna, která se v průběhu evoluce udála, se zase vrátí zpět, je zanedbatelně malá. Evoluce nezná zpátečku.


Pramen: University of Oregon


 

Datum: 26.09.2009 13:52
Tisk článku

Evoluce - Cheshire Gerard
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 99 Kč
cena: 93 Kč
Evoluce
Cheshire Gerard
Související články:

V jižním Peru našli fosilii pravelryby, byla zubatá a nohatá     Autor: Josef Pazdera (14.05.2017)
Představuje se Daspletosaurus     Autor: Vladimír Socha (09.03.2017)
Blesková evoluce: Rybky se svižně přizpůsobují extrémně toxickému prostředí     Autor: Stanislav Mihulka (10.12.2016)
Byli tyranosauři teplokrevní?     Autor: Vladimír Socha (29.11.2016)
Jihovýchodní Afrika nevysychá, vlhne     Autor: Josef Pazdera (23.10.2016)



Diskuze:

Propaganda

Zdeněk Jindra,2009-09-27 10:13:47

Nejdřív jsem kvůli té špinavosti ani nechtěl článek číst, ale naštěstí byl "v jádru dobrý".
Autore, uvědomte si, že zbytečně urážíte nezanedbatelnou část populace. Zamyslel jste se vůbec někdy nad smyslem něčeho z toho, co haníte? Asi ne, jen napodobujete propagandu v televizi.
Můžete vůbec podpořit logickou úvahou něco z toho, co jste o levici napsal, případně že je to špatné? A prosím, myslete za sebe, standardní fráze už znám.

Odpovědět


Je, nebo není?

Josef Pazdera,2009-09-27 11:35:53

Pne Jindro, to máte tak. Někteří levicově smýšlející lidé mohou prohlášení „kupředu, zpátky ni krok“ brát jako urážku, ale jiní (ze stejného tábora) jako něco, co levicovou teorii potvrzuje, poněvadž evoluce jde stejnou cestou. Dollovo pravidlo také bylo odmítáno, pak jsme se ho učili, následně zavrženo a nyní jej v článku uveřejněném v Nature vynáší, jakoby na něm přece jen něco pravdy bylo. Celé mi to připomnělo hádky o politice. Cožpak z tribun ještě dnes neslyšíme, že cesta zpět nevede? V obou sporech jde spíše o to, co kdo myslí pod pojmem „evoluce“ a „levice“. V obou případech se společnost konsensu nedobrala a můj článek tak může stejně urážet ty, kteří jsou přesvědčeni o nevratnosti evoluce, stejně jako ty, kteří jsou přesvědčením na opačném pólu. Může ale také urážet levici i pravici. Dokonce může urážet i velkou skupinu kteří se necítí být levičáci ani pravičáci ale jsou věřící a na evoluci nevěří vůbec. Ptáte se na můj názor – já v cestách evoluce spatřuji paralelu s cestami vývoje společnosti - i tam hodně záleží na náhodě a rétorika o tom, že „není cesty zpět“ mi připadla příhodná právě pro svou provokativnost – je nebo není?

Odpovědět

Evoluce nezná zpátečku.

Jan Bouzek,2009-09-27 03:13:49

Mikroevoluce v rámci populace samozřejmě vratná je a v mnoha případech i makroevoluce:

http://news-info.wustl.edu/tips/2003/science-tech/walkingstick.html
http://www.4to40.com/science/index.asp?id=123

Odpovědět


Do diskuse

Josef Pazdera,2009-09-27 09:18:59

Ano, možná se bude jednat právě o některou z výjimek, které článek připouští (ostatně hmyz je druhově nejpočetnější zástupce života na Zemi, tak proč ne). Mohl jste zmínit také larvální stádium přílipek a jejich znovu objevenou schopnost plavat. U nich jde o změnu rozmnožování, anatomii těla, jiné chování, jiný způsob obživy,... Zatím ale u zmíněných případů není zcela jasné, jaké změny za znovuobjevením znaku stojí. Jde-li o nápravu mutací, nebo nějakou epigenetickou záležitost, či zda oblast, která daný znak řídí, neměla v genomu duplikát a celé se to občas rozbíhá z rezervního zachovalého software, který zůstal nepoškozen. Co za zmíněným „uspáním“ genů v těchto výjimečných případech je, je zatím otázkou. Výjimky možná budou, článek je připouští, ale zatím na molekulární úrovni potvrzeny nebyly. Na téma vratnosti a nevratnosti evoluce již Osel psal a k tématu se rozvinula zajímavá diskuse, která stojí za přečtení najdete ji zde: http://www.osel.cz/index.php?clanek=2616&akce=show2&dev=1#diskuze

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace