3. listopadu  2010  rubrika: Expedice a výzkum

Mravenčí genom

Mravenec Camponotus sp. - Foto:  Wikipedia, Muhammad Mahdi Karim

Mravenec Camponotus sp.Foto:  Wikipedia, Muhammad Mahdi Karim

Obyvatelé jedné mravenčí kolonie někdy vypadají, jako když k sobě ani nepatří. Matka vyniká dlouhověkostí. Může se dožívat i několika desítek let, a to je v hmyzí říši věk skutečně metuzalémský. Po celý život nedělá matka nic jiného, než že plodí potomstvo. Dělnice mají jen jepičí život a jsou anatomickou stavbou i tělesnými funkcemi uzpůsobeny k zajištění chodu mraveniště.

Maličké dělnice udržují pořádek i v těch nejužších štěrbinách. Velké dělnice nosí do mraveniště potravu a další typ dělnic vybavený enormně velkými kusadly chrání mraveniště před všemi vetřelci. Dělnice jsou v drtivé většině neplodné. Pokud bychom přenesli tyto rozdíly do světa lidí, museli bychom vedle sebe strpět například jedince, kteří by se dožívali 5 000 let a dorůstali by velikosti mnohapatrové budovy. Cítili bychom se s nimi jako příslušníci jednoho druhu? Mravenci se tak vnímají. 

 

Mravenčí genom (Jaroslav Petr, Natura).

Vložit na svůj web

Zajímavé je, že všichni příslušníci mravenčí kolonie mají prakticky shodnou dědičnou informaci. Jak dosáhnou tak velké různorodosti? Jednu z prvních odpovědí na tuto otázku nedávno přinesla průkopnická studie amerických a čínských biologů. Přispělo k tomu přečtení kompletní dědičné informace dvou druhů mravenců. 

Mravenci druhu Harpegnathos saltator při boji - Foto:  Wikipedia, Kalyan Varma

Mravenci druhu Harpegnathos saltator při bojiFoto:  Wikipedia, Kalyan Varma

Jedním je Harpegnathos saltator. U něho není organizace kolonie příliš složitá. Tvoří ji zhruba 60 dělnic a matka, která se od nich na první pohled nijak zvlášť neliší. Pokud matka uhyne, poperou se dělnice o to, kdo ji nahradí. Vítězka klání nastoupí, zaujme místo královny, začne klást vajíčka a projde dalšími změnami typickými pro matku tohoto mravenčího druhu. 

Druhým zkoumaným mravencem byl Camponotus floridanus. Jeho kolonie odpovídají mnohem lépe našim představám o typickém mraveništi. V kolonii žije jedna matka spolu s desetitisíci dělnic. Plodná je jen tato mravenčí královna - pokud uhyne, nedokáže ji žádná z dělnic nahradit a kolonie je odsouzena k zániku. Dělnice tohoto mravence tvoří dvě odlišné kasty. Malé dělnice se soustředí na práci. Pečují o hnízdo, shánějí potravu a starají se o potomstvo mravenčí matky. Velké dělnice mají za úkol obranu kolonie proti nepřátelům. 

Mravenčí dědičná informace má ve srovnání s lidským genomem asi desetinový rozsah. DNA mravence Camponotus floridanus se skládá z 240 milionů písmen genetického kódu. DNA mravence Harpegnathos saltator obsahuje asi 330 milionů písmen genetického kódu. V počtech genů se oba mravenci liší mnohem méně. Camponotus floridanus jich má asi 17 000, Harpegnathos saltator jen o 1 500 víc. Člověk má sice mnohem rozlehlejší DNA, ale co do počtu genů za jeho 23 000 geny mravenci zase tolik nezaostávají. Plnou třetinu genů máme s mravenci úplně stejných. A jen pětina genů mravenčí dědičné informace je typická výhradně pro mravence. 

Vznik různých kast není vyvolán změnami v samotné dědičné informaci. Matky mají stejné varianty genů jako dělnice. Také různé kasty dělnic povstávají z jedinců se shodnou DNA. Rozhodující jsou tzv. epigenetické změny. Ty spočívají ve vazbě dalších molekul na dvojitou šroubovici DNA. Častá je například vazba methylové skupiny CH3. Čím více methylových skupin je na daný úsek DNA navázáno, tím menší výkon geny na tomto úseku podávají. A naopak: pokud se daný úsek DNA methylových skupin zbaví, přidají tamější geny na tempu. Přesně to se děje s dědičnou informací mravenců různých kast. Například u dlouhověkých matek jsou zbaveny methylových skupin geny, jejichž činnost významně prodlužuje život prakticky všem známým organismům – od kvasinek až po savce. Konkrétně jde o geny pro enzymy telomerázu a sirtuin. Dělnice mají tyto geny uspané velkou porcí metylových skupin. Podobně se liší jednotlivé mravenčí kasty i sortimentem tzv. malých nekódujících ribonukleových kyselin. Ty mají regulační funkce a dokážou opět přibrzdit nebo popohnat jednotlivé geny. 

Vědci prověřili i genetické pozadí proměny vítězné dělnice osiřelých mravenců Harpegnathos saltator na novou matku. V dědičné informaci dělnice se rychle přeskupují methylové skupiny tak, jak to odpovídá genetické konstelaci královny. 

Autor:  Jaroslav Petr

Nové články v rubrice

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2017 Český rozhlas

Tento web používá k analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace