Exprese „prstového“ vývojového genu Hox13 u rybího embrya. Kredit: Hintermann et al. (2025), Nature.

Kde se vzaly prsty? Dřív se s podobnými záludně jednoduchými otázkami mořily celé generace vědců, a ruku na srdce, někdy z nich vypadly šílenosti. Teď to máme jednodušší, protože můžeme tušíme které geny stojí za kterým kusem těla či orgánem a můžeme sledovat jejich evoluční osudy. I tak je to ale napínavá cesta do pravěku, jen bez té řeky a pramice.

Denis Duboule. Kredit: EPFL.

Když se potomci ryb asi před 380 miliony let odvážně vydali na souš, vyvinuly se u nich například plíce pro dýchání kyslíku nebo třeba právě končetiny s prsty, s nimiž si čtyřnožci dodnes užívají mnoho zábavy. Detailní průběh rané evoluce končetin, ale stále zůstává do jisté míry záhadou.

Za původem prstů se vypravil mezinárodní tým, který vedl Denis Duboule z University of Geneva, EPFL a Université PSL. Nakonec skončili tam, kde nečekali a jejich výzkum (opět) potvrdil, že evoluce není žádný veliký inženýr, nýbrž pokoutný recyklátor.

Bylo vcelku jasné, že prsty musejí pocházet z nějakých vývojových programů ryb, ze kterých jsme jako čtyřnožci vznikli. Nepřiletěli jsme s Marsu. Převládal ale názor, že roztomilé prstíky mají určitě něco společného s paprsky na rybích ploutvích. Nabízí se to. Jak se ale ukázalo, byl to naprostý omyl. Duboule a spol. vystopovali původ prstů úplně jinam. Do rybí kloaky. Kloaka, to je společný vyměšovací otvor téměř pro všechno, co ryby vyměšují.

Badatelé se lišácky nezabývali pouze geny, které přímo zodpovídají za vývoj prstů, ale také regulačními krajinami (regulatory landscapes), což jsou neurčitě vymezené oblasti nekódující DNA, které více či méně ovládají expresi genů. V případě prstů jde o slavné Hox geny, tedy některé z nich. Nejprve vystopovali regulační krajinu, která je konzervovaná u myší a u ryb a současně víme, že u myší ovládá vývoj prstů.

Logo. Kredit: University of Geneva.

Pak si zahráli na genetické řezníky a pomocí oblíbeného editoru CRISPR/Cas9 tuto regulační krajinu u ryb vykuchali. A sledovali, co se bude dít. Výsledek je překvapil. Namísto očekávaných problémů s vývojem paprsků ploutví došlo ke zhroucení exprese genů ovládajících vývoj rybí kloaky.

Přistihli jsme umouněnou evoluci, že jako Pat s Matem na bujarém večírku vytáhla prsty suchozemských obratlovců… ehm… korektně řečeno, z kloaky. Na první pohled se možná nezdá, že by prsty a kloaka měly něco zásadního společného. Ve skutečnosti ale jde v obou případech o terminální, koncové struktury. Prsty jsou na konci končetin, zatímco kloaka je na konci trávicí, vylučovací i reprodukční soustavy. Evoluce ráda improvizuje, tak prostě vzala regulační geny, co byly po ruce a využila je při vývoji prstů. Není to moc elegantní, ale buďme rádi za to, co máme.

Video: 2022 Kafatos Lecture by Denis Duboule: Evolution and Embryonic Development

Literatura

Physorg 17. 9. 2025.

Nature online 17. 9. 2025.