Vzniku mezidruhových kříženců brání genetický odpad – „junk“ DNA  
Vědci z Cornell University zjistili u banánových mušek genetický mechanismus, který nedovolí dvěma příbuzným druhům se reprodukovat.

 

Zvětšit obrázek
Když se dvě populace jednoho druhu geograficky vzájemně izolují, jejich geny se v průběhu času mění a populace se od sebe geneticky vzdalují. Nakonec dojde k tomu, že když se samec z jedné skupiny páří se samicí z druhé skupiny, potomstvo hyne, nebo je neplodné. Tak, jako je tomu například u kříženců koně a osla. V tomto bodě říkáme, že vznikly dva samostatné druhy. Vědci odhalili mechanismus, který takovému křížení brání a který by mohl barieru mezidruhového křížení pomoci překonávat. (Kredit: brighstonebay)

V časopisu Public Library of Science Biology (Vol. 7, No. 10) se objevil článek o tom, jak rychle se vyvíjí „junk“ DNA a že tato „nefunkční“ část bez genů, o níž se soudilo, že je pouhým genetickým smetím, může mít na starosti inkompatibilitu mezi dvěma příbuznými druhy. Zajišťuje, aby k takovému křížení nedocházelo.


Vědci  novou funkci „junk“ DNA zjistili, když křížili dva úzce příbuzné druhy banánových mušek, Drosophila melanogaster a D. simulans. Nyní se jim podařilo rozluštit sto let starou záhadu, proč když samce D. melanogasters nechají spářit se samicí D. simulans, mají spolu normálního samce ale samičky hynou. Na nečekanou úlohu genomového „odpadu“ přišel postdoktorand Patrick Ferree když pátral po tom, které DNA elementy zabíjí samičky hybridů a jak to dělají. Ukázalo se, že samičí embrya hynou za začátku svého vývoje.

 

Jak známo, u většiny druhů nový jedinec vzniká při oplodnění, kdy samčí spermie (nesoucí X nebo Y chromozóm) se spojí s vajíčkem (které má X chromozóm). Vzniká nová buňka, která má jedno jádro v němž jsou pohlavní chromozómy od obou rodičů. Když potomek zdědí od otce X chromozóm, je z něj samička. Když od otce dostane Y chromozóm, je samcem. Nyní se ukázalo, že určité segmenty v DNA samčích X chromozómů dávají do vínku samičkám vznikajícím z mezidruhového páření také smrt. Jde o chromozomální oblast, kde je heterochromatin silně zhuštěn (zapakován). Jde o lokalitu v níž jsou opakující se sekvence nukleotidů (repetitivní sekvence). Oblast se nachází blízko středu chromozómu.


V době kdy na buňku přijde dělení, musí si zajistit zdvojení své genetické výbavy. V těchto počátečních fázích dělení buňky se specifická oblast na X chromozómu stává „lepivou“. Místo toho, aby se rozcházející porce informací obsažená v chromozómech dělila „fifty-fifty“, dochází k nepravostem. To evidentně nově vznikající buňkám nedělá dobře a rozhádané buňky nakonec nechají embryo zemřít.
 
Za vším zřejmě stojí heterochromatin, který se vyvíjí rychleji, než ostatní části genomu. A také to, že proteiny vznikající v počátcích vývoje embrya (nutné pro dělení buňky), pochází od matky. Vědci si to vysvětlují tak, že rychle se rozvíjející heterochromatin na chromozómu X zděděného po meči (od D. melanogaster), přestane v procesu dělení buněk být rozpoznáván mechanismem, který zajišťuje DNA zděděná po přeslici.  Mateřská porce DNA (od  D. simulans) se nedomluví se samčí „junk“ DNA na X chromozómu a proces dělení buněk, krátce po začátku embryonálního vývoje kolabuje. 

 

Zvětšit obrázek
Defekt vývoje chromatinu v jádře (asynchronie mitózy), který stojí za mezidruhovou barierou byl odhalen na drozofylách. Vlevo je jádro samčího embrya (s šancí na přežití), vpravo rozhádané jádro samičího embrya, kterému junk DNA brání normálnímu vývoji. (Kredit: Cornell University)


Za problémy může oblast, která na X chromozómu (D. melanogaster) zabírá délku zhruba 5 milionů párů bází, zatímco na X chromozómu D. simulans má jen 100 000 párů bází. Hynutí samiček tedy zajišťuje padesátinásobný rozdíl v délce jedné části X chromozómu.  Takzvaná „nefunkční“ DNA tímto objevem dostává novou náplň – bránit mezidruhovému křížení. Nový poznatek vede k celé řadě otázek. Například té, co by se asi stalo, kdyby tyto nefunkční DNA camfourky (v nichž nejsou žádné geny) genetici vystřihli z genomu druhů, které se už mezi sebou dávno nemohou křížit? Nedostávají chovatelé a šlechtitelé do ruky nový nástroj, který by mohl přispívat k překonávání mezidruhových barier?

 

Pramen:

PLOS Biology

Cornell University

 

 

 

Datum: 29.10.2009 08:53
Tisk článku

Kryon: Dvanáct vrstev DNA - Carroll Lee
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 325 Kč
cena: 289 Kč
Kryon: Dvanáct vrstev DNA
Carroll Lee
Související články:

Masožravé bublinatky opovrhují odpadní DNA     Autor: Stanislav Mihulka (14.05.2013)
Je ENCODE umíráčkem pro smetištní DNA?     Autor: Stanislav Mihulka (07.09.2012)
Myším bez „junk DNA“ se daří dobře     Autor: Josef Pazdera (25.10.2004)



Diskuze:

jasně

Josef Pazdera,2009-10-30 09:59:51

Ano, šlo by to napsat i jinak. Stejnou námitku ale můžete uplatnit i k formulaci: "V době kdy na buňku přijde dělení". (zde také buňku jaksi personifikuji)
A nebo formulace: "To evidentně nově vznikající buňkám nedělá dobře a rozhádané buňky nakonec nechají embryo zemřít." (zde také připisuji jednotlivým buňkám jakési lidské vlastnosti a všichni víme, že nemají vědomí a nenechávají nikoho zemřít).
DNA camfourky bych také asi měl nahradit termínem -lineární sekvence nukleotidů o délce... a nebo ještě přesněni: ACCGTAGCCTAG....
Ale to už by podle mne nebyl popularizační článek. To neznamená, že s připomínkou nesouhlasím, jen si stojím na svém, že určitá míra personifikace a připodobňování k popularizaci patří. Martine, dík za připomínku, jsem rád, že článek přinutil k zamyšlení.
Josef

Odpovědět

zaistenie inkompatibility?

Martin Smatana,2009-10-29 16:33:47

"...může mít na starosti inkompatibilitu mezi dvěma příbuznými druhy. Zajišťuje, aby k takovému křížení nedocházelo."

Podľa tejto formulácie to vyzerá tak, ako keby príslušná "junk" DNA mala vlastné vedomie, ale podľa mňa sťazené kríženie bude skôr náhodný vedľajší efekt a nie primárna úloha "junk" DNA.

Odpovědět


V češtině

Jan Novák9,2009-11-03 16:51:06

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