Evoluční kořeny zraku u žahavců  
Analýza opsinových genů nezmara a sasanky se dotýká samotného evolučního vzniku schopnosti živočichů vidět.

 

 

Zvětšit obrázek
hydra_opsin …Modře znázorněná exprese opsinu v nezmarovi. Má ho všude, ale nejvíc kolem hladových úst. Kredit: PLoS One

Žahavci sedí hodně hluboko na kořenech evolučního stromu mnohobuněčných živočichů. Určitě je zná každý, kdo se kdy potopil v moři a otevřel oči. Bývají vesele barevní i smrtelně nebezpeční. Každopádně se od řekněme nás obratlovců hodně liší a my jim proto moc nerozumíme.

 

Zvětšit obrázek
Kam se hrabeme na šikovná kukadla sépií (Sepia latimanus). Kredit Jeffrey N. Jeffords

 

Podle nejnovějších představ se žahavci vývojově dělí na dvě hlavní fylogenetické linie – na korálnatce (Anthozoa) a zbytek označovaný jako Medusozoa, který zahrnuje kalichovky (Staurozoa), čtyřhranky (Cubozoa), medůzovce (Scyphozoa) a polypovce (Hydrozoa) se vzájemně dosud nejasnými příbuzenskými vztahy.

 

 


V dnešní době se několik žahavců intenzivně studuje z pohledu evo-devo, čili evoluční vývojové biologie. Badatelé pozorují vývoj žahavčích embryí, sledují příslušné regulační mechanismy a hledají souvislosti s vývojem jiných živočichů. Na pozoruhodných vodních tvorech se tak dají vysledovat starobylé podoby a projevy genů, které se dnes podílejí na výrobě a provozu Homo sapiens i jiných dvoustranně souměrných živočichů. Dnešní druhy žahavců jsou pochopitelně stejně staré, jako třeba druhy obratlovců, totiž velmi mladičké. Ale díky tomu, že se žahavci vývojově odštěpili docela brzo, nesou řadu zajímavých dávných znaků. Jejich výzkum s jistou nadsázkou připomíná cestu do minulosti.

 

 

Zvětšit obrázek
Nezmar Hydra magnipapillata jako dobrovolník pro divoké regenerační experimenty. Kredit: University of Toronto

Právě takovou cestu nedávno podnikl i Todd Oakley z University of California v Santa Barbaře se dvěma kolegy, když se podívali na geny související se vnímáním světla u žahavců - konkrétně u roztomilého nezmara (Hydra magnipapillata), zástupce polypovců a nekonformní mořské sasanky (Nematostella vectensis) z linie korálnatců. Nepostupovali nijak moc náhodně, jsou to první dva žahavci s osekvenovaným genomem.

Zvětšit obrázek
Sasanka Nematostella vectensis pohledem seshora, z očí do očí. Kredit: Nicholas Putnam, UC Berkeley

 

 

Svoji pozornost soustředili na opsiny, čili geny kódující světlocitlivé proteiny z rodiny membránových receptorů spojených s G proteiny, přičemž to G znamená, že jde o proteiny vázající guanosin trifosfat. Tahle rodina receptorů zahrnuje kromě početných opsinů taky mnoho dalších příbuzných receptorů vnímajích něco jiného, než světlo. Je snadné odvodit, jak opsiny původně vznikly z univerzálnějšího G proteinového membránového receptoru.

 

 

Autoři vůbec poprvé analyzovali opsiny u žahavců. U živočichů fylogeneticky starších než žahavci – živočišných hub neboli houbovců se zatím žádné opsiny nenašly a je docela pravděpodobné, že je prostě nemají. Pokud by to tak bylo a houbovci je třeba druhotně neztratili, pak žahavci stojí velmi blízko samotnému vzniku opsinů.

 

 

Zvětšit obrázek
Základní trik opsinů. Světlo příslušné vlnové délky (lambda) fotoizomeruje 11-cis-retinaldehyd na all-trans-retinaldehyd, což změní prostorové uspořádání opsinu a následně poměry vápenatých kationtů v nervových buňkách. Nikde žádný bůh, vše je jen chemie. Kredit: Nature

Tím pádem by byl zhruba známý časový rámec evoluce opsinů, čili jinými slovy schopnosti živočichů vidět. Začínal někdy před 600 milióny let, ve starší ediakaře, nejmladším období starohor. Autorům se také díky fylogenetické analýze opsinů povedlo najít konkrétní mutace, které byly zodpovědné za novinky v evoluci opsinových genů. S nimi už potolikáté setřeli popírače evoluce, podle nichž mutace nepřinášejí nic nového. Jak se to už stává pravidlem, evoluce opsinů hojně využívala oblíbený trik s duplikovanými geny. Když se nějaký gen náhodně zduplikuje, tak jedna z kopií může dál plnit dosavadní funkci, zatímco druhá dostane zelenou pro případné divoké experimentování.

 

 

A k čemu vlastně nezmaři opsinové receptory mají? Jsou to maličcí predátoři, tak si není nijak těžké zaspekulovat, jak používají vnímání světla a tmy k lovu kořisti. Opsiny si sice vyrábějí po celém těle , ale úplně nejvíc jich mají u smyslových neuronů soustředěných v prstenci kolem úst. V roztroušených receptorech mezi chapadélky nezmara by asi jen málokdo tušil budoucí hi-tek oči sépií.


Pramen:
ScienceDaily 18.10.2007, PLoS One 2(10): e1054.

 

 

 

 


 

Datum: 21.10.2007 01:53
Tisk článku

Související články:

Darwin by měl z českých vědců radost     Autor: Jaroslav Petr (07.07.2008)



Diskuze:

to josef ž

jogín,2007-11-20 16:06:36

Kozmíkův pokus ukazuje, že medůzí gen funguje i v žábě a drozofile čili geny u medůzy, žáby i drozofily jsou příbuzné díky společným předkům (sekvencí taky). Nevznikly nezávisle na sobě.

Odpovědět

Jinak se mi clanek libi:)

Petr,2007-10-22 12:11:35

az na tu drobnost

Odpovědět

Zase chyby

Petr,2007-10-22 12:10:53

"spojených s G proteiny, přičemž to G znamená, že jde o proteiny obsahující nukleotid guanin"? G proteiny jsou transmembranove receptorove proteiny skladajici se z nekolika podjednotek a to G znamena, ze vazou GTP (guanosin trifosfat). Po obdrzeni signalu ho jedna podjednotka rozstepi a fosforyluje dalsi protein v signalni draze. To jen pro hrubou predstavu jak to vlastne funguje.

Odpovědět


jako jo, ale G je proste guanin - kde je ta chyba?

SM,2007-10-23 12:12:08

Nebo to je vtip? Jsme v nejakym rozporu? Ono neni dobry psat vsechno sice do puntiku presne, ale slozite :)

Odpovědět

jogín

JosefŽ,2007-10-21 14:22:20

Jenomže transgen medůzího Paxu se samočinně nedostane k Drosophile.Kozmík je inteligentní činitel,který nedělá nahodilé-ale cílené pokusy s nejmoderněším laboratorním vybavením,což se v přírodě neděje.

Odpovědět


doplněk

ZEPHIR,2007-10-21 14:58:54

Nastolujete tu vědecký konsensus, a není vám trapné, že jste sami vědecky negramotní. K náhodnému vzniku zraku ani molekul G proteinového membránového receptoru dojít nemohlo. Tady to s Darwinovskou evolucí přece nemyslíte vážně? Darwinovská evoluce nám sděluje, že jsme jen kompost: jsme jen souborem složitých molekul, které - a to z jediného důvodu: aby byly schopny si zajistit před konkurencí ve svůj prospěch energetické zdroje - si vyvinuly schopnost spekulace. Po několika desítkách let se naše molekuly zase rozčlení a vrátí se tam, odkud přišly. To je vše. My jsme jediní mezi organismy, kteří jsou schopni vnímat věčnost a vědí, že svět bude pokračovat i bez nás. Zásah vyšší organizované hmoty tu je přece jasný.

Odpovědět


ehm

pt,2007-10-21 16:53:09

A zephir ani jeho vyplody zadny kompost samozrejme nejsou. Zephir totiz neni hricka prirody, je stvoren k obrazu nejake ocividne sadisticke bytosti.

Odpovědět


ehm

pt,2007-10-21 16:54:30

A zephir ani jeho vyplody zadny kompost samozrejme nejsou. Zephir totiz neni hricka prirody, je stvoren k obrazu nejake ocividne sadisticke bytosti.

Odpovědět


zephir

Král Kojot,2007-10-21 21:09:31

Vědeckou negramotnost si vy dva rozhodně vytýkat nemusíte. Máte to oba nastejno. A čtením Britských listů se to, Zephire, nespraví. Aspoň že ctrl+c a ctrl+v ti funguje.

Odpovědět


Nejasnost

JosefŽ,2007-10-21 22:03:27

Není návaznost diskuzních příspěvků-nebo se mýlím?

Odpovědět


chronologie

Mulén,2007-10-21 23:46:51

příspěvků se tady nějak pokazila!

Odpovědět


Všechny příspěvky...

ZEPHIR,2007-10-22 00:12:54

...který neobsahujou link na původní příspěvek laskavě ignorujte, jsou od idiota, kterej se tu za mě vydává, protože mu straší ve věží. http://www.superstruny.info/i=3

Odpovědět


Správně to mělo být...

ZEPHIR,2007-10-22 00:14:10

http://www.superstruny.info/?i=3

Odpovědět

Trilobiti:

Bohouš,2007-10-21 11:04:46

Jejich vznik je datován před 550 miliony let,což dokazují zkameněliny.Udělali zhruba za padesát milionů let,co se týká zdokonalení zraku-obrovský evoluční skok od G-proteinového membránového receptoru k očím(prý dokonce barevně vidícím).Aby světločivost jakýchkoliv živočichů měla význam,musí být napojena do vyhodnocovacího zařízení-aby živočich neskončil jednak jako potrava predátora,ale aby se uživil a mohl rozmnožovat.Nahodilé vymoženosti nemyslící přírody... .

Odpovědět


?

Martin,2007-10-21 20:53:02

To, čomu sa skreslene hovorí "náhoda", je v skutočnosti dôsledok predchádzajúcich udalostí.
Niekomu sa tu zjavne nepozdáva fakt, že nejaký "konštrukčný plán" (plán v technickom zmysle) sa zrealizoval aj bez dokázateľného zásahu vyšších síl. Ale koľko existuje možných "konštrukčných plánov", ktoré sa nikdy nezrealizovali a nikdy sa ani nezrealizujú, to môžeme len hádať.
Pre zaujímavosť - podľa počítačových modelov na vznik plnohodnotného komorového oka z jednej bunky citlivej na svetlo postačilo 400 000 generácií. ke vezmeme do úvahy džku života nižšie vyvinutých organizmov, napríklad aj rýb, tak to je možno 200 000 rokov. Možno ani to nie.

Odpovědět

Doplněk

jogín,2007-10-21 10:19:54

Na evoluci zraku dělal i Kozmík z MBU, asi jako první se svou americkou partou našel oči indukující gen Pax u meduz. Transgen medůzího Paxu spustí vznik nadpočetných očí u Drosophily i žáby. Znamená to konec nápadů kreacionistů o nezávislém vzniku zraku u různých systematických skupin. Kozmíkův přehledný článek najdete v Genetic today.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz