Co určuje (a)symetrii těla? Je to starobylá vlastnost společná všem živočichům

- Příroda autor: Jan Toman

Většina živočichů, včetně člověka, je dvojstraně souměrná. Pro ověření tohoto tvrzení se koneckonců stačí podívat do zrcadla. S výjimkou skupin, které se v evoluční linii mnohobuněčných živočichů odvětvily nejdříve, jako jsou mořské houby, žebernatky nebo žahavci, jsou všichni ostatní živočichové až na drobné výjimky symetričtí podle jedné osy těla. Nebo ne? 

Za vnější symetrií se schovává vnitřní nesouměrnost

Za vnější symetrií se schovává vnitřní nesouměrnost,zdroj: ThinkStock

Srdce přeci máme spíš na levé straně hrudi, levá plíce má o lalok méně a symetricky nejsou uložená ani játra a další orgány. Téměř dokonalá vnější symetrie jako by jen maskovala vnitřní nesouměrnost.

Vývoj těla je v zárodečném stavu řízen celou řadou genů, jejich sítí a navazujících kaskád ovlivňujících dělení, umírání a migrace buněk. Každý orgán má přitom své dané místo a vztahy k ostatním částem těla. Genetické určení asymetrického uspořádání vnitřních orgánů tak logicky musí stát kdesi na počátku vývoje.

Překvapivě však donedávna zůstávalo záhadou, jaké geny určují toto uspořádání a jakým způsobem jej zavádějí. Výzkumníci si dokonce ani nebyli jistí tím, jestli je u všech dvojstraně souměrných živočichů určeno stejně, nebo jestli si různé skupiny vyvinuly různé cesty, jak dosáhnout tohoto cíle.

To všechno změnil nedávný výzkum mezinárodního týmu biologů publikovaný v časopise Current Biology. Určení asymetrického uspořádání těla se výzkumníci rozhodli prozkoumat na měkkýších, respektive vodním plži plovatce bahenní.

Měkkýši jednak patří do skupiny, u které zatím nebyly objeveny geny považované u jiných skupin za hlavní kandidáty na tuto funkci, a navíc je u nich relativně snadné pozorovat změny tělní symetrie – u druhů s ulitou se stačí podívat na směr jejího vinutí.

Výzkumníci už dříve vytipovali část genomu, ve které se s největší pravděpodobností nachází prvek určující asymetrické uspořádání těla. Nyní ji prozkoumali ve větším detailu a určili šestici genů, která by za asymetrii mohla být zodpovědná.

Jak ukázalo následné pozorování, jen jeden z těchto genů bývá výrazně jinak využíván u pravotočivých a levotočivých plžů. V genomu se nachází ve dvou kopiích – Ldia1 a Ldia2 – a patří mezi forminy, geny účastnící se tvorby buněčné kostry a zastávající v buňce řadu dalších funkcí.

K určení asymetrie navíc dochází velmi brzo, už ve stádiu dvou, respektive čtyř buněk. Její základy se tak velmi pravděpodobně odvíjejí už od dění uvnitř jednotlivých buněk!

Výzkumníci navíc nezávisle ověřili, zda jsou za asymetrii opravdu odpovědné geny Ldia1 a Ldia2. Do zárodků plže experimentálně vpravili látku zabraňující činnosti produktů těchto genů, tj. prodlužování určitých vláken tvořících buněčnou kostru.

Zárodky plovatek, které zásah přežily, byly daleko častěji "rozhozené" co do směru vinutí. Chemikálie, která narušuje fungování blízce příbuzných genů, prodlužujících obdobná vlákna, přitom u přeživších embryí žádné výrazné důsledky pro asymetrii neměla.

Asymetrie buněčné kostry by mohla stát rovněž za určením asymetrického uspořádání obratlovců. Jednak nabízí všeobecnější vysvětlení než dřívější teorie. Především ale mělo použití stejných chemikálií jako v předchozím případě velmi podobné následky pro symetrii těla také u zárodků africké žáby drápatky vodní.

Na tělní symetrii má vliv i řada genů projevujících se později ve vývoji. Organismy také zřejmě ovládají několik záložních systémů, jak zajistit vznik životaschopného zárodku i při narušení funkce Ldia1 a Ldia2 či jejich obdob.

Výskyt podobného způsobu určení asymetrie u tak vzdálených skupin ovšem naznačuje, že by mohlo jít o velmi starobylý znak společný všem živočichům odvozený od nerovnoměrného uspořádání proteinové kostry jednotlivých buněk.

Zdroj: A Davison, GS McDowell, JM Holden et al. (2016): Formin is associated with left-right asymmetry in the pond snail and the frog. Current Biology 26(5).

Tagy: biologie věda a poznání evoluční biologie anatomie

Zdroje: Vlastní