Molice bavlníková páchá obrovské škody na širokém spektru zemědělských plodin. Domovem je tento titěrný hmyz pravděpodobně na indickém subkontinentu. Dnes však trápí pěstitele v teplejších oblastech celého světa. Molice vysávají z napadených plodin živiny, přenášejí virová onemocnění rostlin a jejich výkaly na listech jsou živnou půdou pro růst plísní. „Dokáže plodinu kompletně zničit,“ říká o molici bavlníkové Ted Turling působící na univerzitě ve švýcarském Neuchâtelu.
Rostliny se zhusta brání hmyzím škůdcům účinnými jedy z vlastní produkce. Pokud se hmyz specializuje jen na úzké druhové spektrum hostitelských rostlin, dokáže se jejich toxinům přizpůsobit. Molice bavlníková však byla přistižena při cizopasení na šesti stovkách rostlinných druhů.
Rostlinný gen v DNA hmyzu
Přesto je vůči přirozené obraně nejrůznějších zástupců flóry neuvěřitelně odolná. Mezinárodní tým vedený Tedem Turlingem se pokusil přijít této záhadě na kloub. Ve studii zveřejněné předním vědeckým časopisem Cell dokazují, že molice vděčí za svou výjimečnou odolnost „genovému handlu“, jaký by člověk dokázal napodobit jen s pomocí pokročilých metod genového inženýrství.
Olomoučtí vědci se podíleli na rozluštění genomu žita |
Ted Turling a jeho spolupracovníci narazili v dědičné informaci molice bavlníkové na gen BtPMaT1 a zjistili, že zajišťuje hmyzu odolnost k široké skupině rostlinných toxinů souhrnně označovaných jako fenolické glykosidy. Podle instrukcí genu si hmyz vyrábí enzym, který jedy rozkládá na neškodné látky. Vědce zajímalo, jak se gen u molic vyvinul.
U jiných zástupců hmyzí říše však po genu pátrali marně. Nenarazili v hmyzí DNA dokonce ani na úseky, které by se genu BtPMaT1 molic aspoň vzdáleně podobaly. Hledali dál, a když konečně narazili na vzdálené příbuzné genu BtPMaT1, čekalo je překvapení. Stopa vedla do rostlinné říše.
Přenos prostřednictvím viru
Jak získal hmyz do své dědičné informace rostlinný gen? Genoví inženýři jsou tentokrát mimo podezření, protože k přenosu genu došlo už před třiceti pěti miliony roků. Pravěkou rostlinu tehdy napadl virus a při množení si zabudoval do své dědičné informace úlomek rostlinné DNA. Shodou okolností obsahoval tento úsek „předchůdce“ genu BtPMaT1.
Nakolik geny opravdu předurčují, jací jsme? Slabiny a přednosti máme vepsané do DNA |
Když pak předek dnešních molic napadl tuto rostlinu, nasál s živinami také virus. Ten později další shodou náhod zabudoval rostlinný gen do dědičné informace hmyzu. Molice tak získaly účinnou ochranu proti fenolickým glykosidům a ta jim pomohla na evoluční výsluní.Turlingův tým svou teorii ověřil experimentem.
Vědci nejprve přenesli metodami genového inženýrství gen BtPMaT1 z molic na mšici broskvoňovou, která je vůči fenolickým glykosidům silně vnímavá. Mšice tak získaly podobnou odolnost k jedům, jakou příroda obdařila molice.
V dalším experimentu vnesli vědci do dědičné informace rajčete jiný gen, jehož produkt vyřadí gen BtPMaT1 molic z činnosti. Molice následně nedokázaly eliminovat fenolické glykosidy rajčete a hynuly. Daly by se tak vytvořit plodiny, které se molici bavlníkové ubrání, a přitom neublíží jiným druhům hmyzu, např. včelám nebo čmelákům.
Genové výpůjčky
Přenos genů z jednoho organismu na druhý není v přírodě zase tak výjimečná událost. Patří k evolučním procesům, kterými se nejeden pozemský organismus domohl nových, pro něj výhodných dědičných vlastností.
Bakterie si vyměňují geny běžně, často jde například o úseky DNA způsobující odolnost vůči antibiotikům. Cizí geny si přivlastňují i rostliny. Povijnice batátová, neboli „sladký brambor“, si zabudovala do své DNA kompletní genom půdní bakterie Agrobacterium tumefaciens.
Živočichové získali řadu genů při nákaze viry. Například gen pro bílkovinu syncytin, která se u člověka významně podílí na formování placenty, je virového původu. Přenos rostlinného genu do DNA živočicha byl však nyní popsán úplně poprvé.
