Rostliny jsou sice naši vzdálení příbuzní, v mnoha ohledech nad nimi ale jen kroutíme hlavou. Nechodí, fotosyntetizují a mají modulární těla, tedy sestavená jako ze stavebnice, což je věc pro savce opravdu velmi podezřelá. I v těch nejdivočejších fantaziích si jen obtížně představíme, že bychom přišli o ruku a z té by pak vyrostla naše kopie, ne sice tak pěkná, ale jinak zcela funkční. Je to prostě divné. Nicméně, teď se ukazuje, že je to ještě divnější, než jsme si mysleli.
Evoluční biolog Ken Paige z University of Illinois at Urbana-Champaign a jeho kolegové nedávno intenzivně prostudovali genomy severoamerického topolu chlupatoplodého (Populus trichocarpa, anglicky např. black cottonwood), který je velmi oblíbený mezi botaniky jako modelový strom. Na to, že je strom, tak roste hodně rychle a začíná kvést už ve 4-6 letech a taky je poměrně ekonomicky významný, takže se na jeho výzkum relativně dobře shánějí peníze. Není náhodou, že se právě tenhle topol stal v roce 2006 prvním stromem s přečteným genomem.
Dotyčný topol rád spontánně vytváří své klony, které obvykle zůstávají spojené kořenovým systémem se svým rodičem. Paige a jeho lidé se podívali na genomy takových souborů klonů a ještě detailněji na genomy buněk různých pletiv v rámci jednotlivých stromů. Ukázalo se, že se různá pletiva (jak botanici v češtině zatvrzele říkají tkáním rostlin) hodně liší v rámci jednotlivých stromů, podobně, jako se vzájemně liší pletiva nepříbuzných stromů. Byl to podle všeho docela šok. Zahradníci už docela dlouho důvěrně znají somatické mutace, čili mutace v tělních buňkách a nikoli v buňkách pohlavních, které občas vykouzlí zajímavý kultivar u pěstovaných rostlin. Podle Paigeho týmu ale zatím nikdo ještě nesestavil úplný soupis somatických mutaci jednotlivé rostliny. Až doposud se badatelé zabývali jen konkrétními geny rostlin anebo úseky genomy, nikoliv genomem celým.
Paige s kolegy získali vzorky z 11 souborů rodičovských topolů a ejich klonů. U každého stromu pak přečetli celé genomy buněk z nejsvrchnějších pupenů, nejnižších větví koruny a také z kořenů. Jak trefně poznamenává Ari Novy, botanik z US Botanic Garden ve Washingtonu DC, ještě před pár lety by nebyl takový projekt uskutečnitelný, kvůli drastickým finančním nákladům a času, který by do něj bylo nutné vložit. Teď už je to podle všeho docela hračka. Po přečtení všech genomů Paige a spol. například zjistili, že se genom jednoho vzorku konkrétního pletiva liší od pletiv stejného stromu v takřka 200 tisících mutacích, z nich bylo takřka 7 tisíc v oblastech DNA, kde jsou zapsány geny a z nich zhruba 5 a půl tisíce mutací změnilo příslušnou aminokyselinu. Další překvapení na badatele čekalo, když si přečtené genomy srovnali dohromady. Zdá se, že například genomy ze svrchních pupenů rodiče a jeho klonů jsou si v některých případech vzájemně podobnější, než vůči genomům jiných pletiv stejného stromu.
Podrobnější analýza objevených mutací ukázala, že se týkají především genům namočených do programované buněčné smrti, imunitní odpovědi a pak také metabolismu, vazby DNA a buněčné komunikace. Badatelé se domnívají, že to odráží vnitřní boj stromů se škodlivými důsledky dotyčných mutací, kterých zřejmě nebude zrovna málo. Možná se snaží zlikvidovat nepříznivě zmutovaná pletiva, anebo alespoň pozměnit jejich metabolické dráhy a to pak ve svém důsledku vede k dalším a dalším mutacím. Studie Paigeho a spol., kterou nedávno prezentovali na letošním Výroční setkání americké ekologické společnosti v Portlandu, tak poodkrývá nelítostný svět genových válek uvnitř těl, za který by se nestyděl ani George Lucas. Zní to jako bizarnost z jiného světa, ale nás se to kupodivu také docela týká. Podle letošní studie Gerlingera a spol. (2012) v časopisu New England Journal of Medicine se něco podobného může odehrávat i v nás, při rakovinném bujení. Zdá se, že různé části jednoho nádoru se mohou vyvíjet samostatně a také je mohou utvářet rozdílné mutace. Je to samo o sobě velice pozoruhodné, ale vzhledem ke komplikacím pro diagnostiku a léčbu nádorů to není dvakrát příznivé.
Prameny:
Nature News 10.8. 2012, Wikipedia (Populus trichocarpa).
Diskuze:
Klony rostlin
Radek Secka,2012-08-27 13:21:02
Skutecne z citovaneho nevyplyva, jestli odebirali stepy ze stale propojenych klonu nebo z oddelene rostoucich (a po jakou dobu oddelenych).
Co se mi k tomu podarilo najit:
http://eco.confex.com/eco/2012/webprogram/Paper36066.html
Asi pokusy pachaji na vyhoncich materske rostliny, jednotlive vyhonky (klony) maji tedy nejspise ruzne stari a jsou stale propojeny s materskou rostliou.
Bez tohoto poznatku, jsem si rikal, ze mutace logicky nastanou v hornim konci casteji, protoze je expenovan elekrtromagnetickemu zareni ze slunce, ktere jak znamo oplyva rozlicnymi karcinogennimi ucinky. To ze se mutace objevuji casteji v nekterych usecich DNA muze byt dano ciste jejich stavbou a odpovedi na zareni, ev. chemicke karcinogeny sirene vzduchem. Oproti tomu je situace ve stonku docista jina, klidnejsi(?), zatimco u korenu se dostavaji dohry ve vetsi mire zase karcinogeny chemicke podstaty, rozpustne ve vode. O rozlicnych symbiontech, kteri se dovedne dostavaji ruzne hluboko do pletiv (napriklad endosymbioticke houby) ani nemluvim.
S poznatkem propojeni klonu s matkou, mne napadlo, ze klonalni organizmus, by mel mit vytvoren system podobny imunitnimu systemu obratlovcu, byt na trivialnejsi urovni. A tak je mozne, ze v apikalnich meristremech, probiha krome deleni a rustu, taky apopce (rizena smrt) nevhodnych (nedostatecne prosperujicich) bunek a dochazi tak ke generovani bunek, vice vhodnych na dane prostredi a know-how matky. A tim i fixovani vybranych mutaci, at uz cilenych nebo i tech nahodnych.
ved toto je uz stara znama vec
Miloš Trnavský,2012-08-24 13:16:09
presne toto iste som pocul z prednasky ktore bola odkazovana na oslovi tak asi pred 3 rokmi (inak skoda ze uz na oslovi nie su odkazy na prednasky)
Nebolo to o topoloch ale lektorka - nevzpomeniem si na meno ale bola to ceska asi z Karlovej univerzity - tam roz pravala o nejakych kroch ktore boli zavlecene do USA a tvrdila ze rastliny, ktore su v USA 1000 km od seba su si geneticky podobnejsie ako 2 vetvicky z jednej a tej istej rastliny v cechach.
Karel Štolc,2012-08-20 18:49:35
Samozřejmě, že se dle článku jedná o strom rostoucí kdekoliv nebo někde jinde. Stanoviště je naprosto lhostejné. Jak se v tomto ohledu liší strom rostoucí v přírodě od stromu rostoucího třeba v květináči? Článek to nevylučuje, ani se tím nezabývá. Z obou rostlin lze odebrat kořenové či pupenové meristémy a dopěstovat a regenerovat z nich celé rostliny (ať se jedná o tkáňové kultury nebo řízky - jde stále o totéž - o meristémy), které by se měly dle článku lišit geneticky, byť jsou ze stejné mateřské rostliny. Ale pokud se neliší geneticky již zárodečný pupen a kořínek v semeni, pak z toho vyplývá, že ke genetickému shiftu nadzemní a podzemní části dochází během života rostliny jako reakce na faktory prostředí, patogeny, hajné, škůdce, ekology, pesticidy, symbionty a spol. a nebo z pouhé zlomyslné rozjívenosti. A pokud je informace pravdivá, pak z toho také vyplývá, že celý genom topolu je velice labilní a nebo velice adaptabilně plastický. KJS
Poznámka
Karel Štolc,2012-08-14 11:55:43
Pokud se liší genom kořenů od genomu nadzemní části téže tostliny, pak vegetativním množením (jako je řízkování a hřížení), kdy kořeny regenerují z nadzemní části a měly tedy být s nadzemní částí geneticky identické (čímž by se lišily od původního genomu kořenů), se nevytváří identický klon, ale od mateřské geneticky odlišná rostlina. Bylo by pak zajímavé zjistit, jaký je genetický shift u kořenú řízkovanců vzhledem k mateřkému genomu. Mimochodem terminologická tvrdošíjnost pletiva versus tkáň vyniká u rostlinných tkáňových (nikoliv pletivových) kultur, kterých se uvedené zjištění může také týkat. Rostliny z téže matky indukované z kořenového nebo pupenového kalusu by měly být geneticky odlišné. Nakolik - a lze toho využít ve šlechtění?
KJS
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
