Geny odhalují evoluci rostlin
Zkameněliny dávných rostlin nám napomáhají získat řadu informací o tom jakým vývojem rostliny prošly, můžeme sledovat změny v morfologii jejich těl i různé strategie rozmnožování, ale o tom jak, evoluce probíhala na molekulární úrovni, dokáže prozradit jen porovnávání genů různých druhů rostlin. Jako první byl v roce 2000 přečten genom oblíbeného modelového organismu genetiků – huseníček rolní (Arabidopsis thaliana). Po huseníčku následovaly další sekvence genomů kvetoucích rostlin, ale také mnoha řas a jednoho zástupce mechů. Do letošního května však zatím nebyl zmapován genom žádného zástupce kapradin nebo nahosemenných rostliny.
Selaginella moellendorffii
Na začátku května se tuto mezeru podařilo zaplnit vědeckému týmu jehož součástí byl Marek Eliáš z Přírodovědecké fakulty UK v Praze a z Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity. Objektem jejich zájmu byla plavuň vraneček. Plavuně představují evoluční větev, která se od linie vedoucí k ostatním cévnatým rostlinám (tedy kapradinám, přesličkám a semenným rostlinám) oddělila už před 400 miliony let. Plavuním se na naší planetě dařilo především koncem prvohor, v karbonu. Zatímco jejich dnešní potomci jsou drobné rostlinky, kdysi dorůstaly výšky třiceti metrů a jejich kmeny v průměru měřily až dva metry. „Bez detailního studia plavuní zůstával obrázek o evoluci rostlin velmi neúplný a právě vraneček byl vybrán jako zástupce plavuní, který by měl tento obrázek doplnit,“ konstatuje Marek Eliáš. Botanici se rozhodli pro druh vranečku s latinským názvem Selaginella moellendorffii, který roste ve východní Asii.U počátků objevování tajemství nenápadné plavuně byla v roce 2005 bioložka Jo Ann Banksové z Purdue University v Indianě. Samotné „čtení“ trvalo několik měsíců, po něm následovala další fáze: sestavení jednotlivých kousků sekvence DNA do delších, navazujících úseků. Většina genomových sekvencí mnohobuněčných organismů, které dnes mají genetici k dispozici, zůstává v podobě takzvaného draftu neboli náčrtu, kdy je genomová sekvence představována sérií tzv. kontigů, tedy kontinuálních oblastí DNA bez přerušení neznámými nukleotidy, které jsou organizovány do podoby tzv.skafoldů, tedy větších úseků sestávajících ze dvou a více kontigů ve známém pořadí a orientaci, ovšem oddělených kratšími či delšími úseky nepřečtených úseků. V získané sekvenci tak zůstávají ‚díry‘ nejen uvnitř skafoldů, ale především mezi jednotlivými skafoldy a ty je obzvlášť obtížně doplnit. To platí i pro genom vranečku.
Struktura genů u eukaryotních organismů, mezi něž patří i plavuně je složitá. skládají se většinou z funkčně odlišných částí, různého počtu takzvaných intronů a exonů, kódujících a nekódujících oblastí to znamená. Potíž je v tom, že pro vytěžení jakékoliv smysluplné informace z genomu je nezbytné tuto genovou strukturu správně popsat. V tuto chvíli pak po strojích pak přichází člověk, v případě vranečku se na tomto úkolu podílel Marek Eliáš, coby odborník na určité skupiny genů, na základě nejrůznějších srovnávání s již známými podobami genů z jiných organismů jednotlivé geny v nově osekvenovaném genomu identifikoval a více či méně správně stanovil jejich exon-intronovou strukturu. Jedná se o velmi zdlouhavou prácí zdlouhavou práci, což dokazuje i fakt, že na přečtení geonomu vranečku se podílela stovka vědců ze 73 různých institucí z celého světa.
Vědci se soustředili na nejdůležitější otázky týkající se evoluci morfologie, regulačních a signalizačních mechanismů zajišťujících ontogenetický vývin a růst, adaptace na vnější prostředí. Po analýze výsledků se ukázalo, že počet genů, které se objevily v souvislosti s evolučním přechodem mezi dávnými rostlinami typu dnešních mechorostů a morfologicky obecně složitějšími cévnatými rostlinami je překvapivě malý – jen asi pět set. Jedním z dalších výsledků jsou doklady pro již dříve formulovanou hypotézu, že listy u plavuní vznikly v evoluci nezávisle na listech ostatních cévnatých rostlin. A v neposlední řadě obrovské množství údajů, které nelze vytěžit během pár let a budou sloužit dalším generacím biologů pro stále hlubší vhledy do fungování a evoluce organismů.
Zdroj: Lidové noviny, 10. května 2011, autor: E. Vlčková
