Jako předehra ke špionážnímu thrilleru „Den pampelišky“ britského spisovatele Petera Pringla vypadá vědecká stať týmu francouzských badatelů vedených Raphaëlem Mercierem, zveřejněná časopisem PLoS Biology.
V románu záhadně zmizí oxfordský profesor botaniky Alastair Scott poté, co donutil kukuřici k tvorbě semen bez opylení. Tento způsob rozmnožování, označovaný jako apomixe, využívá asi 400 druhů rostlin, kromě jiných i pampeliška.
Mezi kulturními rostlinami je však apomixe vzácností. Mohou se jí množit například citrusy. Pro zemědělce představují plodiny rozmnožující se apomixí vysněný cíl. Zbavilo by je to jedné velké komplikace. Konec každoroční dřiny Většina současných výkonných odrůd obilí jsou hybridi. Ti své vynikající vlastnosti nepřenášejí na potomstvo, protože při vzniku semen opylením dojde ke smíchání dědičné informace dvou jedinců do zcela nové kombinace. Jedinečná genetická konfigurace hybrida se tak „rozhází“.
Výnosné hybridy musí šlechtitelé v potu tváře vytvářet znovu a znovu. Při apomixi by vytvořil hybrid semena bez opylení a ta by nesla stejnou dědičnou informaci jako mateřská rostlina. Ze semen by vyrostly její klony.
Raphaëlu Mercierovi z Institute National de la Recherche Agronomique nehrozí, že se dostane do centra zájmu tajných služeb jako románový botanik Scott. Ke zvládnutí apomixe udělal jen první, ale velmi významný krok.
Donutil modelovou rostlinu huseníček rolní, aby při tvorbě pohlavních buněk využíval stejný postup, jakým se dělí ostatní buňky rostlinného organismu.
Mercier k tomu využil cílenou blokádu tří různých genů. Huseníčky s touto kombinací genetických defektů vytváří pohlavní buňky, které jsou dokonalou kopií rostliny, na níž vznikly. Nedochází u nich k „míchání“ dědičné informace.
Příliš nabalená DNA Zatím ale nedokážou Mercierovy huseníčky vytvořit životaschopná semena bez oplození. „Klonované“ vajíčko v květu musí opylit pylové zrno. A to s sebou nese jeden zásadní problém.
Vajíčko má kompletní dědičnou informaci a k ní se navíc přidá i dědičná informace pylového zrna. Každé další pokolení těchto huseníčků tak má víc dědičné informace. Po několika generacích se nahromadí v buňkách rostlin tolik DNA, že se už nedokážou rozmnožovat. Přesto je počin francouzských vědců považován za významný úspěch.
„Jsem přesvědčen, že je to zásadní průlom,“ komentoval v rozhovoru pro vědecký časopis Nature objev francouzských vědců nizozemský genetik Peter van Dijk ze šlechtitelské společnosti Keygene.
Biologové k apomixi jako vosy k medu Peter van Dijk věří, že Mercierovy huseníčky přilákají k výzkumu apomixe početné vědecké týmy a v neposlední řadě i štědrou finanční podporu. To by mohlo napomoci k překonání zbývajících problémů.
První překážkou bude dosažení vzniku zárodku nové rostliny bez opylení. Tak by se zabránilo zvyšování množství dědičné informace s každou následující generací. Rostlina si musí kolem takto vzniklého zárodku vytvořit i zásobárnu živin označovanou jako endosperm. Ten se však formuje v odezvě na úspěšné opylení. Zdá se, že v tomto směru má uskutečňování vizí ze zmíněného thrilleru „Den pampelišky“ už „strýčka“. V roce 1997 dosáhli vzniku endospermu bez opylení u huseníčku rolního australští vědci.
„Tenkrát tenhle objev přilákal k výzkumu apomixe řadu badatelů. Mysleli si, že získání rostlin množících se apomixí už bude snadné,“ vzpomíná Peter van Dijk. „Ukázalo se ale, že je to mimořádně těžký úkol, a většina vědců se proto opět vrhla na řešení jiných problémů.“
Van Dijk a spolu s ním i další odborníci doufají, že tentokrát už se „útěk vědců“ od apomixe konat nebude a podaří se dosáhnout pro agronomy tak lákavého cíle.
***
Zjednodušené zásnuby
Přáním zemědělců i agronomů by bylo, aby se zemědělské plodiny rozmnožovaly takzvanou mitózou. Při ní se totiž nemění genetická informace plodiny a zemědělcům na konci roku zbudou v ruce semena její drahé, výnosné a pečlivě vyšlechtěné odrůdy.
Většina plodin ovšem dává přednost jinému typu dělení (i když tento obrázek zachycuje huseníček, ne zemědělskou plodinu). Na konci procesu vznikají buňky s „kombinovanou“ DNA, které tak přichází o své pečlivě vyšlechtěné vlastnosti.
Vědcům se podařilo dosáhnout stavu, kdy se zastavením funkce některých genů celý proces zjednodušil a na konci jsou semena se stejnou genetickou informací jako mateřské buňky.
Háček výzkumu zatím tkví v tom, že semena upravené rostliny si podrží svou informaci a ještě převezmou informaci od buňky, která je oplodnila.
První generace rostlin (A) upravených huseníčků má tedy 10 chromozomů, druhá generace (B) vzniklá jejich vzájemným křížením už 20, třetí generace (C) dokonce 40. Nakonec přestanou být buňky životaschopné. Jak je vidět, přemíra informací může zabíjet.
