26. srpna 2009 8:33 Lidovky.cz > Relax > Věda

Vědci objevili gen, který má na svědomí vznik krátkonohých psích plemen

Štěnata jezevčíka | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Štěnata jezevčíka | foto: Shutterstock

Američtí vědci zjistili, že za dramatickou změnu v délce psích končetin je zodpovědný nový gen vzniklý neobvyklým způsobem. Tímto zatím vědě neznámým způsobem získávaly a získávají v průběhu evoluce zcela nové vlastnosti i další formy pozemského života.

Mnoho nových genů vzniká "překopírováním" kusů DNA uvnitř genetické informace jediného organismu. Během tvorby pohlavních buněk můžou být celé kusy DNA vytrženy ze svého původního místa a zaneseny do nových oblastí dědičné informace.

Může se stát, že z pohlavní buňky s takto pozměněnou DNA vznikne potomek, který zdědí zdvojené geny. Díky tomu se před ním otevírá skvělá evoluční příležitost - mutace bez rizika.

Geny procházejí neustálými změnami. Většina změn má však pro své nositele neblahé následky, protože pozměněný gen špatně funguje. V případě pomnožených genů ale toto velmi reálné riziko výrazně klesá. Za pozměněný gen totiž může kdykoliv zaskočit jeho nezměněná kopie. Gen se tak může "beztrestně" proměňovat tak dlouho, dokud nezajistí svému majiteli novou výhodnou vlastnost.

Tým genetiků vedený Elaine Ostranderovou srovnával dědičnou informaci krátkonohých plemen psů a DNA psích plemen s normálně rostlými končetinami. Zjistili, že krátkonohost je způsobena pomnožením genu pro růstový faktor označovaný jako FGF4.

Gen se však nezkopíroval do dědičné informace tradičním způsobem. Jeho pomnožení začalo tím, že gen pracoval tak, jak měl určeno. Syntetizovaly se podle něj molekuly, konkrétně molekuly ribonukleové kyseliny (RNA), která slouží jako překladač mezi DNA a biochemickou továrnou buňky. RNA vytvořená podle tohoto genu byla určena jako předloha pro syntézu bílkovinné molekuly růstového faktoru FGF4.

V tomto případě ale došlo k chybě. Jedna ze vzniklých molekul RNA byla opět přepsána do podoby DNA. Vznikla tak kopie genu, která se vmáčkla zpět do dědičné informace předka dnešních krátkonohých psů.

Běžná nehoda
Podobné události nejsou v dědičné informaci až tak vzácné. Většinou však nekončí vznikem funkčního genu, protože kopie genu postrádá na svém novém působišti úseky nutné k jejímu spuštění.

Kopie genu FGF4 však shodou okolností našla na "nové adrese" v psí DNA velmi účinný "zapínač" náležející tzv. skákajícímu genu. Tyto geny mají schopnost putovat dědičnou informací a zabudovávat se na nejrůznější místa. Často přitom páchají škodu na genech, do kterých se "nabourají".

Tentokrát však poskytl skákající gen nové kopii genu FGF4 "zapínač", jenž uvádí kopírovaný gen do činnosti v buňkách chrupavky během růstu kostí. Psům s takto pozměněnou DNA předčasně kostnatí chrupavčité části kostí a to vede ke zkrácení končetin. Jezevčíci tedy nemají od přírody "kratší nohy", jen jejich kostra jako by dříve dospívala.

Kopírování genu z molekul RNA bylo sice známé, ale vědci ho považovali z hlediska vzniku nových funkčních genů za celkem neproduktivní proces. Stejně tak nahlíželi i na skákající geny. V tomto případě ale oba destrukční procesy vyústily ve vznik nového funkčního genu, který přinesl zásadní změnu v anatomii psů.

Studie zveřejněná týdeníkem Science tak ukazuje jeden z mechanismů evoluce a genetik Henrik Kaessmann z univerzity ve švýcarském Lausanne ji označil za "dobře načasovanou poctu k letošnímu dvoustému výročí narození Charlese Darwina".