SK
EN
Vedec skúmal gény zodpovedné za nové štruktúry v evolúcii stavovcov. Vyšiel mu článok v Nature
Evolúcia druhov prináša mnoho noviniek v oblasti ich morfológie. Na príklade embryonálneho vývinu buniek stavovcov vedci detailne opísali, ako sa na konkrétnych morfologických novinkách podpísala evolúcia nových génov. Nedávno o tom vyšla štúdia v prestížnom časopise Nature autorov tímu vedcov z Coloradskej univerzity v Bouldri, ktorého jedným z hlavných autorov je zoológ a evolučný biológ z Univerzity Komenského v Bratislave David Jandzík.
Príkladov dokumentujúcich úlohu nových génov v evolúcii konkrétnych morfologických noviniek u druhov nie je veľa. Medzinárodný tím vedcov sa rozhodol taký prípad opísať práve na príklade embryonálneho vývinu buniek neurálnej lišty, ktoré sa vyskytujú len u stavovcov. Z migrujúcich buniek neurálnej lišty sa ďalej vo vývine embrya tvoria napríklad chrupky, kosti a nervové či pigmentové tkanivá.
Vedci sa zamerali na rozlíšenie funkcie tzv. endotelínovej signalizačnej dráhy medzi dvomi hlavnými evolučnými vetvami stavovcov – čeľustnatcami a bezčeľustnatcami. Medzi čeľustnatce patríme spolu so žralokmi, rybami, obojživelníkmi, plazmi, vtákmi a ostatnými cicavcami aj my ľudia, kým bezčeľustnatými stavovcami sú kruhoústnice (mihule a sliznatky). Sú to naše vzdialené „sesternice“, od ktorých nás delí viac než pol miliardy rokov nezávislej evolúcie. V priebehu evolúcie sa telá našich predkov menili, získavali nové a strácali iné štruktúry, nadobúdali nové tvary. Niektoré znaky, ako napríklad vnútorná kostra či čeľuste umožnili vznik celých nových skupín živočíchov, akými sú stavovce či čeľustnatce.
„Gény, ktoré kódujú signalizačné proteíny endotelínovej dráhy sú unikátne pre stavovce, rovnako ako bunky neurálnej lišty, ktorých vývin tieto proteíny regulujú,“ vysvetľuje David Jandzík z Prírodovedeckej fakulty UK. Endotelíny regulujú migráciu spomínaných buniek neurálnej lišty a určujú, na aký typ a kde v embryu sa následne vyvinú. „Fundamentálnym zistením článku v Nature je, že jednotlivé proteíny signalizačnej dráhy vznikali v postupných krokoch. Postupne sa potom špecializovali na jednotlivé funkcie a ich evolúcia prebehla nezávisle u hlavných evolučných skupín stavovcov. Ich špecializácia sa odrazila do rôznych tvarov a telesných foriem stavovcov,“ približuje vedec. Práve endotelíny aj bunky neurálnej lišty predstavujú evolučné novinky a zohrali zásadnú úlohu vo formovaní nášho telesného dizajnu.
„Funkciu génov sme skúmali metódou ich cieleného znefunkčnenia, tzv. CRISPR/Cas9, ktorá zdemokratizovala genetiku a sprístupnila ju aj nám, študentom divných tvorov, akými sú mihule či žaby. Vypnutím génov typických pre stavovce sme spôsobili stratu výsadných telesných znakov, ktoré nás ako stavovce definujú. Podarilo sa nám tak otvoriť evolučné okno a nahliadnuť cezeň do pol miliardy rokov starej vlastnej histórie,“ dodal biológ z Univerzity Komenského.
Uvedená štúdia je z interdisciplinárneho odboru nazývaného „evo-devo“ alebo evolučná vývinová biológia, ktorej sa David Jandzík aj jeho spolupracovníci venujú. Tento odbor si kladie primárne evolučné otázky a porovnávacím prístupom skúma embryonálny a larválny vývin rôznych druhov organizmov. Využíva pri tom metódy a poznatky širokého spektra odborov od molekulárnej biológie a genetiky, klasickej morfológie a experimentálnej embryológie až po fylogenetiku a paleontológiu.
Práca bola podporená aj grantom Vedeckej grantovej agentúry MŠVVaŠ SR a SAV VEGA pod číslom 1/0415/17.