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

česky | english Přihlášení



Od mihulí ke vzniku čelistí

Otázka evoluce čelistí je jedním z klíčových problémů zoologie obratlovců. Jejich vznik umožnil obratlovcům přejít z konzumování planktonu k lovu větší kořisti a postupně tak ovládnout mořské i pevninské potravní řetězce. Dnes tak známe okolo 58000 druhů čelistnatců, bezčelistných mihulí a sliznatek je naproti tomu pouhá stovka. Skupina autorů v čele s Robertem Černým z katedry zoologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy se pokusila vzniku čelistí přijít na kloub a pomocí metody in situ hybridizace nahlédnout do poměrů, které panují mezi geny, podílejícími se na vzniku chrupavčitých výztuh hltanu u mihulí, které se podobné vymoženosti, jakou čelisti jsou, nedočkaly. Výsledky byly před nedávnem publikovány v prestižním časopise PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Metoda spočívá ve vizualizaci aktivity genů (genové exprese) pomocí značených úseků RNA, které se na daný gen vážou. Autoři zkoumali expresi celkem dvanácti genů, které jsou společné jak mihulím, tak čelistnatcům a ovlivňují vývoj hltanu. V základním rozvrhu si obě skupiny byly nápadně podobné. Předchozí práce ale naznačovaly, že mihule postrádají složitější uspořádání genové exprese v embryonálním hltanu, které čelistnatcům umožnilo vytvořit čelistní kloub. Dr. Černému se však podařilo prokázat, že také u mihule překryv klíčových genů (Msx, Hand, Gsc a Dlx) definuje oddělené domény, které nápadně připomínají stav, jak jej známe u obratlovců s čelistmi. Ukázalo se tedy, že složitá genová exprese není onou evoluční novinkou, která nás měla odlišit od mihulí.

Ústa mihule
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lamprey_mouth.jpg
Tím bychom se ovšem od objasnění vzniku čelistí spíše vzdálili. Autoři naštěstí měli v zásobě další geny, které do problému vnesly světlo. Ukázalo se, že ačkoli první žaberní oblouk mihule a jemu odpovídající budoucí čelisti čelistnatce jsou si co do exprese genů značně podobné, v jednom místě mihule postrádá expresi Bapx a Gdf5 - právě tam, kde u čelistnatců vniká kloub. Zmíněné geny dávají buňkám embrya instrukce o tom, jak a kde mají dát vznik čelistnímu kloubu.

Zdá se tedy, že složité vzory genové exprese, tvarující chrupavčité elementy žaberního koše, byly vlastní už společnému předku nás (čelistnatců) a mihulí, žijícímu někdy před půl miliardou let, a předpřipravený komplexní systém jen stačilo ve správném místě modifikovat drobným zásahem v podobě zapojení genů, umožňujících vznik kloubu. Autorům nezbývá než popřát mohutný citační ohlas a ještě mnoho podobně elegantních hypotéz.

Černý R, Cattell M, Sauka-Spengler T, Bronner-Frazer M, Yu F, Medeiros DM. 2010. Evidence for the prepattern/cooption model of vertebrate jaw evolution. Proc Natl Acad Sci USA 107:17262-17267

Martin Minařík

Akce dokumentů