Průmyslová revoluce ovlivnila evoluci

Dvě formy drsnokřídlece březového – tmavá (carbonaria) a světlá (typica) – při pářeníFoto: Arjen E. van’t Hof

Když před více než 200 lety začala průmyslová revoluce, ve velkých městech vzrostlo znečištění. Poletující prach a saze způsobily, že území měst i jejich nejbližší okolí ztmavly. Pro predátory bylo najednou snazší najít potravu. Její ochranné zbarvení totiž bylo moc světlé a přestalo fungovat. Překvapivě brzy se objevili živočichové, kteří změnili maskování tak, aby se více podobalo silně znečištěnému okolí - ztmavli. Poprvé byl tento jev popsán v 19. století v Anglii jako průmyslové černání, tzv. průmyslový melanismus (z řeckého melanos = tmavý). Časem jej vědci popsali také u dalších živočichů, např. u ptáků, teprve teď se jim ale podařilo objasnit podstatu jevu.

Učebnicovým příkladem této rychlé evoluční odpovědi (selekce) na drastické změny životního prostředí se stal drsnokřídlec březový (Biston betularia), motýl z čeledi píďalkovitých (Geometridae). První oficiální záznam zcela tmavé formy drsnokřídlece březového, nazvané carbonaria, pochází z okolí Manchesteru z roku 1848. Tato forma se velmi rychle šířila v průmyslových částech Anglie a během 50 let téměř úplně vytlačila původní světlou formu, zvanou typica. V roce 1898 už tvořila 95 % populace v nejvíce znečištěných oblastech Velké Británie. Teprve po přijetí zákonů na snížení znečištění ovzduší v 60. letech minulého století začal výskyt tmavé formy klesat z 95 % na asi 82 % v roce 1975. V dnešní době je její výskyt ve Velké Británii spíše raritou. 

Účast českých vědců 

Výzkumu genetické podstaty tmavé formy můry věnovali vědci mnoho let velkou pozornost. Dlouho se jim ale dařilo zjistit jen tolik, že ztmavnutí je řízeno dominantní mutací neznámého genu. Zásadní posunutí poznatků o příčinách mutace teď přinesl mezinárodní britsko-český tým, složený z Ilika Saccheriho, Arjena E. van’t Hofa a Nicoly Edmondsové z Liverpoolské univerzity na britské straně a Františka Marece s Martinou Dalíkovou z Biologického centra Akademie věd na straně české. 

Identifikace chromozomu 17 nesoucího gen pro tmavou formu drsnokřídlece březového v sadě meiotických chromozomů metodou BAC-FISHFoto: František Marec

Příčina mutace odhalena 

Liverpoolští badatelé objevili molekulární značky (markery), které velmi těsně souvisejí s mutací tmavé formy můry. Poté analyzovali DNA velkého množství odchycených jedinců i muzejních exemplářů obou forem, původní světlé a mutantní tmavé. Na základě takto získaných dat prokázali, že všechny anglické exempláře tmavé formy můry drsnokřídlece březového mají společný původ a že tato forma vznikla v Anglii jedinou mutační změnou relativně nedávno. Současně prokázali, že tuto změnu řídí nový, pro vědu dosud neznámý ztmavující (melanický) gen. 

„Naše práce pak vymezila jeho lokalizaci na relativně malou oblast chromozomu 17 (cca 200 kilobází DNA),“ vysvětluje spoluautor výzkumu - František Marec. „Tato oblast se shoduje s genomovou oblastí jiných motýlů, kde jsou dle současných studií umístěny hlavní geny regulující vzor motýlích křídel,“ dodává vědec. 

Nové zásadní poznatky o genetické mutaci můry drsnokřídlece březového přinesl v těchto dnech článek ve vědeckém časopisu Science.