NETUŠENÁ EVOLUČNÍ SÍLA RODIČŮ


Obr. 1: Huseníček Thalův

Obr. 2: Sledování úlohy u epigenetické variability v huseníčku

Obr. 3: Experimentální populace huseníčku o různé epigenetické diverzitě

Za zakladatele moderní genetiky můžeme považovat Johanna Gregora Mendela, který si všiml, že při křížení různobarevných variant hrachu se dá spočítat procentuální zastoupení jednotlivých barevných verzí v potomstvu. Tato pozorování formuloval ve třech zákonech dědičnosti. Muselo však uběhnout téměř sto let, než James Watson a Francis Crick na začátku padesátých let minulého století objevili strukturu DNA a navrhli, jak by se mohla dědičná informace přenášet z generace na generaci pomocí sledu bází nukleotidů – tedy cytosinu, guaninu, thyminu a adeninu.

Na základě mnoha následujících výzkumů se však ukazuje, že fenotyp, tedy to, jak organismy vypadají i jak se chovají, není pouze výsledkem spolupůsobení genotypu (souboru genů organismu) a aktuálního prostředí, ale že také může odrážet zkušenosti předešlých generací. Jak se ovšem mohou tyto zkušenosti nabyté předky přenášet na potomky?

Jeden z výzkumů v tomto směru probíhá také v Botanickém ústavu. Ve spolupráci s Univerzitou v Bernu ve Švýcarsku jsme v sérii experimentů na jitroceli a huseníčku demonstrovali, že prostředí rodičů může nemalou měrou ovlivnit chování potomků, především jejich růst, fotosyntézu či reakci na změnu hladiny živin v půdě a silné narušení prostředí. Naše studie odhalují, že geneticky totožní jedinci se mohou lišit až o 50 % ve svém vzhledu. Tento rozdíl je dán tím, že rodiče zažívali odlišné „slasti a strasti“. Tato celkem dramatická odlišnost nevyžadovala změnu jediného genu. Dále jsme demonstrovali, že geneticky totožní jedinci se mohou značně lišit v odolnosti vůči škůdcům právě díky odlišné epigenetické informaci zděděné po rodičích. Zjistili jsme také, že epigenetická variabilita mezi geneticky totožnými jedinci neovlivňuje pouze jedince samotné, nýbrž i fungování celých ekosystémů, zejména pak jejich odolnost vůči invazím či patogenům.

I náš výzkum přispěl k tomu, že je na čase poupravit učebnice biologie a naše chápání dědičnosti jako něčeho vepsaného pouze do sledu bází DNA. Důsledky mezigenerační fenotypové plasticity mohou být značné a mohou ovlivňovat nejen ekologii, ale velmi pravděpodobně také evoluční trajektorii organismů. Můžeme spekulovat, zda organismy opravdu musejí pasivně čekat na evolučně výhodné mutace, které jim zajistí dočasnou výhodu. Naopak, mechanismy jako epigenetika přímo nabádají k úvahám, zda některé organismy nemají možnost „postavit se evoluci čelem“.

Existují totiž i další mechanismy umožňující negenetickou dědičnost, jako je např. epigenetika. Epigenetiku můžeme charakterizovat jako systém, který ovlivňuje, jaký gen se bude používat a který zůstane uložen bez účinku.

Tedy velmi zjednodušeně řečeno, rodič pomocí epigenetiky naprogramuje svého potomka a určí mu, které geny má použít a které má nechat v klidu stranou. Hovoříme tady o mezigenerační fenotypové plasticitě. Na rozdíl od změny sledu bází nukleotidů epigenetika umožňuje daleko flexibilnější změnu fenotypu mezi generacemi, která může pravděpodobně odrážet potřeby aktuálního prostředí. Potomek může být tedy daleko lépe připraven na konkrétní podmínky díky předešlé zkušenosti svých rodičů.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Kontakt:
RNDr. Vít Latzel, Ph.D. (vit.latzel@ibot.cas.cz; Oddělení populační ekologie)

Více informací o tématu:
Nature Communications, 4: 2875, doi: 10.1038/ncomms3875 (2013),
Oikos, doi: 10.1111/j.1600-0706.2013.00537.x (2013)

Pozn.: PDF nemusí být správně zobrazeno v některých internetových prohlížečích (např. Mozilla).
Pro správné zobrazení otevřete soubor v programu Adobe Reader.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •