Denník N

Vedci pripravili mutantného chrobáka s funkčným tretím okom

Tretie oko chrobáka druhu skarabeus. Foto - Eduardo Zattara/univerzita v Indiane
Tretie oko chrobáka druhu skarabeus. Foto – Eduardo Zattara/univerzita v Indiane

Zmena jediného génu spôsobila, že chrobák stratil roh a nahradilo ho tretie oko v strede hlavy. Znalosti z výskumu by sa dali využiť na vývoj funkčného umelého orgánu vhodného na transplantáciu.

Možno sa to zdá ako vytrhnuté zo sci-fi knihy, alebo ako napodobenina trojokej vrany zo známeho seriálu Hra o tróny. No trojoký chrobák druhu skarabeus z laboratórií univerzity v Indiane je skutočný a predstavuje dôležitý biologický míľnik. Vedci sa vďaka nemu dozvedia viac o evolučnej biológii a o tom, ako jednotlivé gény ovplyvňujú vývoj orgánov.

Výskum, ktorý uverejnili minulý mesiac v prestížnom vedeckom časopise PNASvychádza z predošlých experimentov, pri ktorých došlo k vzniku tretieho oka chrobáka náhodou.

Vedci pôvodne skúmali skarabeovité chrobáky (hovnivaly), ktoré majú v strede hlavy malý roh. Ak biológovia vypli gén kódujúci tvorbu tohto rohu, stalo sa niečo nečakané: namiesto zmeny stavby hlavy (zmiznutie rohu) sa chrobákovi vyvinulo nové oko – presne na mieste, kde bol pôvodne umiestnený roh.

Ako stavebnica lego

K javu došlo po zmene funkčnosti jediného génu, v angličtine sa označuje sa ako orthodenticle (odt). Zaujímavé je, že zmena rohu na prídavné oči úpravou jediného génu fungovala iba pri tomto konkrétnom druhu chrobákov a vedcom sa nepodarilo efekt zopakovať pri múčiarovi, druhu chrobáka, ktorý nemá na hlave rohy. 

„Vývojová biológia je zložitá sčasti preto, že vývoj mozgu, oka či panciera korytnačky nekóduje iba jeden gén. Ide o súhru tisícov jednotlivých vývojových procesov, ktoré umožnia vznik týchto znakov,“ vysvetlil v univerzitnej správe vedúci výskumu Armin Moczek.

„Tiež sme zistili, že vývoj nového telesného znaku sa dá prirovnať k stavaniu novej štruktúry z lega tým, že opätovne použijete staré gény a vývojové procesy v novom kontexte,“ vraví Moczek a dodáva: „Takto môžete vyrobiť nové veci na nových miestach pomocou tých istých kociek. Pri legu však poznáme pravidlá stavania, niektoré kúsky do seba zapadnú a iné zase nie. Tak dobre jednotlivé súčiastky v biológii ešte nepoznáme.“

Moczekov výskum ukázal, že aj vývoj nového telesného znaku – tretieho oka na hlave chrobáka – nemusí nutne vyžadovať zložité biologické mechanizmy a stačí naň zmena funkčnosti jediného génu.

Hmyzí kyklop

Tretie oko na hlave chrobáka vzniklo spojením dvoch dodatočných menších očí, ktoré mu narástli namiesto rohu. Zaujímavé je, že oko je funkčné. „V našej štúdii sme experimentálne narušili funkciu jediného génu. Ako odpoveď na toto narušenie sa zvyšok hlavy chrobáka reorganizoval tak, že na nej vznikol vysokokomplexný nový znak – zložené oko v strede hlavy. Navyše, toto oko funguje,“ vraví Moczek.

Výskumníci zistili, že bunky, ktoré tvoria oko, sa nelíšia od buniek normálnych očí. Ide o ten istý druh buniek s rovnakými génmi, ktoré obsahujú aj funkčné nervové prepojenia. Po chirurgickom odstránení pôvodných očí reagovalo tretie oko na vizuálne stimuly.

Tento výskum nepredstavuje iba pokrok v spoznávaní funkcií jednotlivých génov a dá sa využiť aj v medicíne. Rast a vývoj tkanív a ich genetická podstata sú veľmi dôležité napríklad pri vývoji funkčného umelého orgánu vhodného na transplantáciu.

Dostupné z doi: 10.1073/pnas.1714895114

🗳️ Ak chcete podporiť našu prácu pred druhým kolom volieb aj nad rámec predplatného, môžete to urobiť aj darom.🗳️

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].

Príroda

Veda

Teraz najčítanejšie