E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Laboratoř cytogenetiky pavoukovců

Samec stepníka Eresus walckenaeri

Vedoucí:

Doc. RNDr. Jiří Král, CSc.

Kontakt:

E-mail: spider@natur.cuni.cz
Telefon: 221951737, 221951736

Kde nás najdete:

Viničná 5, Praha 2 - Nové Město, místnosti P5, P6, P3

Členové Laboratoře

        Publikace

Obhájené VŠ kvalifikační práce

        Vědecko-výzkumná spolupráce

Nabízená témata VŠ kvalifikačních prací

        Metodické a technické zázemí

Výzkumná problematika:

Phrynichus dhofarensis, bičovec řádu Amblypygi

Laboratoř cytogenetiky se jako jedna z mála na světě specializuje na výzkum chromozómů u pavoukovců, kteří jsou značně diverzifikovanou, ale málo prozkoumanou skupinou živočichů. Z více než 100 000 druhů pavoukovců (do této třídy patří kromě pavouků také štíři, sekáči, roztoči a další skupiny) je zatím cytogeneticky prozkoumán jen nepatrný zlomek, ale i ten odhalil mnoho zajímavého. V důsledku značné karyotypové diverzity najdeme u pavoukovců řadu skupin, které mohou být modelovými organizmy pro objasnění různých aspektů biologie chromozomů. V naší laboratoři jsme se zaměřili hlavně na evoluci karyotypu a pohlavních chromozomů. Na vhodných modelech však studujeme i další témata. Jedná se např. o evoluci holokinetických chromozómů a meiotického dělení, změny v organizaci genomu spojené s polyploidizací či evolucí sociálního chování. Podílíme se rovněž na  výzkumu cytogenetiky dalších skupin bezobratlých i cizopasných prvoků.

Diakineze samce stepníka Dresserus kannemeyeri

U pavouků je častý neobvyklý systém pohlavních chromozómů X1X20 (0 znamená absenci chromozómu Y). Samci tedy nesou dva nehomologické chromozómy X (X1 a X2), samice mají dva páry chromozómů X (X1X1X2X2). Tento systém je u pavouků značně rozšířen. I když se pravděpodobně jedná o fylogeneticky původní chromozomové určení pohlaví u pavouků, jeho vznik nebyl dosud vysvětlen. Různými chromozómovými přestavbami vznikají ze systému X1X20 často velmi složité sekundární systémy pohlavních chromozómů s vyšším počtem chromozomů X (u některých sklípkanů až 13) (Král et al., 2013). Součástí našeho výzkumu je vysvětlení vzniku systému X1X20 a objasnění mechanizmů, které  jsou zodpovědné za zvyšování počtu chromozomů X v karyotypech pavouků. Podle naší hypotézy hrály při vzniku systému X1X20 (popř. systémů s vyšším počtem chromozomů X) důležitou úlohu duplikace celých pohlavních chromozomů, které jsou jinak u ostatních organizmů vzácné a vedou k závažným poruchám pohlavního fenotypu a sterilitě (např. u člověka). Snažíme se rovněž detekovat specifické cytologické mechanizmy, které umožnily začlenění kopií pohlavních chromozomů do genomu a jejich strukturní diferenciaci. Ke vzniku nových pohlavních chromozomů docházelo v evoluci pavouků ale i přestavbami mezi pohlavními chromozomy a autozomy. Příkladem může být systém X1X2X3X4X5Y u pokoutníka Tegenaria ferruginea (Král, 2007). Z uvedeného vyplývá, že pavouci jsou atraktivním modelem pro analýzu vzniku a evoluce pohlavních chromozómů. Z hlediska diverzity pohlavních chromozomů jim mohou další skupiny živočichů jen stěží konkurovat.

Některé skupiny pavoukovců mají tzv. holokinetické (holocentrické) chromozómy. Z evolučního hlediska se jedná o odvozený typ chromozomů, které postrádají centromeru. Jejich kinetochor (struktura, na kterou se upínají mikrotubuly dělícího vřeténka) pokrývá většinu povrchu chromozomu. Zajímavé odchylky lze očekávat v karyotypové evoluci organizmů s těmito chromozomy. V důsledku neobvyklé stavby chromozomů mohou být totiž fixovány i některé velmi neobvyklé chromozomové přestavby. Karyotypy organizmů s holokinetickými chromozomy jsou také často plastičtější, i blízce příbuzné druhy se mohou značně lišit karyotypy. Této skutečnosti využíváme při analýze speciačních událostí u některých druhových komplexů pavouků. Chromozomové přestavby se v tomto případě podílely na vytváření mezidruhových bariér (Řezáč et al. 2014).

Hnízdo sociálních stepníků rodu Stegodyphus v Namibii

Ačkoliv jsou pavouci ve většině samotářští, u několika málo druhů se vyvinul společenský způsob života, který by snesl srovnání s komunitami blanokřídlého hmyzu. Právě u blanokřídlých jsou dobře známy specifické modifikace genomu, které zvyšují genetickou podobnost členů kolonie a podporují tak evoluci sociality. Jiné cytogenetické mechanizmy se uplatňovaly v evoluci sociality u termitů a australských sociálních pavouků Delena cancerides. Naším modelovým systémem jsou stepníci rodu Stegodyphus, u nichž zkoumáme, jak socialita ovlivňuje stavbu genomu u pavouků (Forman et Král 2010a, Forman et Král 2010b).

Laboratoř cytogenetiky je dostatečně vybavena pro metody klasické (příprava preparátů a pruhovací techniky) a molekulární cytogenetiky (různé varianty fluorescenční in situ hybridizace (FISH) včetně celochromozomových sond a celogenomových hybridizací (CGH)). Při optimalizaci molekulárně cytogenetických postupů spolupracujeme s dalšími cytogenetickými pracovišti. Ve specializovaných laboratořích PřF UK v Praze a partnerských laboratořích používáme při svém výzkumu také průtokovou cytometrii, transmisní elektronovou mikroskopii a bioinformatické přístupy. Naše výsledky bývají začleněny do aktuálních molekulárně fylogenetických schémat. Naše práce zahrnuje i sběry v terénu na domácích i zahraničních expedicích (Střední Asie, Izrael, Mexiko, Namibie aj.). Zahraniční expedice jsou organizovány na základě intenzivní spolupráce s arachnologickými pracovišti. V rámci této činnosti se mimo podílíme i na řešení projektu US National Science Foundation "Global Survey and Inventory of Solifugae".

Akce dokumentů