Jak se z ploutví staly nohy  
Významnou roli podle všeho sehrál nový regulační element, který zesílil působení transkripčního faktoru Hox-D13 při embryonálním vývoji vznikajících končetin. Dokládají to experimenty s embryi dánií pruhovaných.

 

 

Zvětšit obrázek
Ploutve nebo spíš nohy? Experimentální embryo dánia. Kredit: Freitas et al., Developmental Cell.


Možná nemusíme mít vodní obratlovce rádi a z některých si dokonce můžeme dělat legraci, odvaha našich pradávných příbuzných, kteří se odhodlali vstoupit na neprobádanou souš, si ale každopádně zaslouží náš respekt.

Zvětšit obrázek
Experiment s Hoxd13. Kredit: Freitas et al., Developmental Cell.

Dneska už máme k dispozici docela pěknou sbírku fosilií, která nám ukazuje, jak to asi tenkrát proběhlo. Kdo kdy viděl fascinujícího rybonožce tiktaalika ze svrchního devonu, jehož pokročile stavěné přední končetiny se zápěstím stále ještě zakončují ploutevní paprsky, tak dobře ví, o čem je řeč. Nohy suchozemských čtyřnožců bezesporu vznikly z ploutví a byl to jeden ze zásadních milníků v jejich evoluční historii. S rozvojem čarodějných technik molekulární biologie a znalostí o genové regulaci vývoje embryí si teď navíc můžeme naše evoluční představy testovat v nevšedních experimentech.

 


Právě takové pokusy, opravdu už hraničící s klasickými představami o magii, provozuje tým, který vede José Luis Gómez-Skarmeta z CSIC-Universidad Pablo de Olavide-Junta de Andalucía ve španělské Seville. Badatelé si pohráli s homeoboxovým genem Hoxd13, jehož produkt protein Hox-D13 podle všeho hraje jako transkripční faktor významnou roli v regulaci embryonálního vývoje končetin. Geny z pozoruhodné a významné rodiny Hox genů obsahují homeobox, starobylou a konzervovanou sekvenci asi 180 bází, která kóduje cca 60 aminokyselin homeodomény, aktivního prvku proteinu, díky němuž se celý transkripční faktor váže na místo určení, tedy buď na DNA anebo mRNA a tím vykonává svou práci.

 


 

Zvětšit obrázek
José Luis Gómez-Skarmeta. Kredit: CSIC.

Velmi zajímavé bývá i uspořádání Hox genů. V mnoha případech jsou na příslušných chromozomech ve stejném pořadí, v jakém se exprimují během embryonálního vývoje příslušného druhu, podél jeho předozadní tělní osy. V některých evolučních liniích živočichů mají jenom jeden soubor Hox genů, my čtyřnožci máme takové soubory hned čtyři (HOXA, HOXB, HOXC a HOXD), očividně kopie jednoho původního.

 

Zvětšit obrázek
Rybonožec tiktaalik. Kredit: Nature.

Role jednotlivých hox genů ve vývoji embryí obvykle ještě neznáme do detailů. Leckdy se o nich dozvídáme z vývojových poruch, které způsobuje jejich vypnutí, oslabení, či naopak zesílení aktivity. V případě genu Hoxd13 víme, že jeho zmutování může způsobit například synpolydaktylii, tedy splývání a zmnožování prstů zároveň anebo brachydaktylii, čili zkracování prstů. Gómez-Skarmeta spolu s kolegy uměle zvýšili počet genů Hoxd13 v buňkách tkání na koncích ploutví embryí oblíbeného dánia pruhovaného (Danio rerio) a tím i intenzitu transkripce jejich produktu. Po této lstivé manipulaci rybích zárodků pozorovali tvorbu nové oblasti chrupavky a zároveň zmenšení původní tkáně ploutví. Zopakovali tím vlastně jeden z klíčových kroků evoluce končetin čtyřnožců. Pak se ještě podívali na sekvenci enhanceru CsC, zesilovače exprese, který reguluje fungování genu Hoxd13 při embryonálním vývoji končetin myší a zjistili, že v embryích dánií tento zesilovač schází. Když dotyčný enhancer vložili do zárodků ploutví dánií, fungoval tam velmi podobně jako v zárodcích končetin myší.

 

 

Zvětšit obrázek
Hox geny v různých liniích živočichů. Kredit: Nature, Wikimedia Commons.

Zdá se, že během dávné evoluce v linii čtyřnožců v jednom okamžiku došlo ke vzniku nového enhanceru pro gen Hoxd13, který pak vytvořil prostor pro pozoruhodnou evoluční změnu ploutve na končetinu.

 

Prameny

ScienceDaily 10.12. 2012, Developmental Cell 23: 1219-1229, Wikipedia (Hox gene, HOXD13).


 

 

Datum: 12.12.2012 05:01
Tisk článku

Za hranicemi genů - Schatz Gottfried
 
 
cena původní: 225 Kč
cena: 225 Kč
Za hranicemi genů
Schatz Gottfried

Diskuze:

Ach ty náhody...

Petr Gejdoš,2012-12-13 09:44:50

"...Zdá se, že během dávné evoluce v linii čtyřnožců v jednom okamžiku došlo ke vzniku nového enhanceru pro gen Hoxd13, který pak vytvořil prostor pro pozoruhodnou evoluční změnu ploutve na končetinu. ..."

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