Vynalezly chobotnice nový způsob evoluce? Mutacemi se mění jen málo

- Příroda autor: Jan Toman

Plíží se mezi kameny jen pár metrů od pláže i na dnech oceánských příkopů. Nenesou ani stopu po vnější nebo vnitřní kostře, ale i tak dokáží manipulovat s předměty stejně obratně jako člověk. Protáhnou se hrdlem lahve. "Levou zadní" řeší složité rébusy a dost možná se mohou chlubit i specifickým vkusem a smyslem pro humor. Dokáží měnit barvy, takřka dokonale se maskují a jsou efektivními predátory.

Chobotnice velká (Enteroctopus dofleini)

Chobotnice velká (Enteroctopus dofleini),zdroj: Profimedia.cz

Ne, nemluvíme o žádných děsivých mimozemšťanech. Všemi těmito vlastnostmi se vyznačují obyčejné chobotnice. Nově se navíc ukazuje, že jejich evoluce může probíhat výrazně odlišným způsobem než u ostatních živočichů. Nelze přitom vyloučit, že právě tato zvláštnost stojí za jejich neobyčejně rozvinutými mentálními schopnostmi…

Ačkoli se od nás liší takřka v každém ohledu, chobotnice jsou patrně nejinteligentnějšími bezobratlými tvory. Bez problémů se v tomto ohledu mohou měřit i s takovými přeborníky, jako jsou primáti nebo někteří ptáci. Spolu s ostatními hlavonožci se přitom jedná o jedny z nejpodivnějších a zároveň nejvíce fascinujících pozemských tvorů. Jejich fosilní záznam sahá až do prvohorního kambria, ve své evoluci zažily vrcholy i pády, vyzkoušely mnoho různých typů ulit a většina jejich dnešních zástupců skončila úplně nahá.

Olihně v nezvykle velké míře pozměňují RNA

Nedávný výzkum navíc ukázal, že olihně v neobvykle velké míře pozměňují svou RNA. Abychom pochopili význam tohoto objevu, musíme si stručně objasnit základy fungování pozemského života. DNA nám slouží, zjednodušeně řečeno, jako jakýsi informační archiv. Sama o sobě toho moc nedělá, zpravidla je ale hustě "opoznámkována" a "ozáložkována", což určuje, jaké její části budou či nebudou použity, případně jak se míra jejich použití bude lišit podle vnějších okolností. S přihlédnutím k těmto instrukcím je určitá část informací uložených v DNA přepisována do jednoho typu RNA, konkrétně mRNA, molekuly DNA podobné, ale spíše užitkové. Na tuto RNA následně nasedají buněčné orgány zvané ribozomy a s pomocí dalších komponent snovají podle daných instrukcí bílkoviny tvořící buňky a těla živých organismů.

K evoluci za těchto podmínek dochází hlavně na základě náhodných změn DNA, mutací, které mohou, ale nemusí být výhodné, a mohou, ale nemusí se rozšířit. S tím si ovšem olihně nelámají hlavu. Ne že by se prostřednictvím mutací nemohly vyvíjet, ale daleko více používají jiný systém. Dokáží totiž modifikovat právě přepsanou mRNA, což se na výsledku může projevit stejně jako mutace v prvotním archivu. Proces je to ale operativnější a může mít výrazně odlišné evoluční konsekvence.

Abychom nepřeháněli, modifikovat svou mRNA dokáže nepřeberná řada organismů včetně člověka. Klasicky se jedná o chemickou změnu jednoho "písmena" v RNA takovým způsobem, že mu buněčná mašinerie rozumí jako písmenu jinému. Prakticky nikde se ale tento systém moc neosvědčil – patrně je moc rizikový a zpravidla má okrajový význam. Nově ovšem autoři původního objevu pomocí moderních molekulárně-biologických metod určených ke zkoumání DNA a RNA zdokumentovali, že stejně intenzivně jako olihně modifikují svou RNA také ostatní "vyšší" hlavonožci.

Konkrétně jde o olihně, chobotnice a sépie. K nerozeznání od klasicky nízké míry modifikací mRNA byl naopak stav u plže a také loděnky. Loděnka přitom patří mezi hlavonožce, ve srovnání s jejich ostatními dnes přežívajícími skupinami se ale jedná o nejdříve oddělenou linii. Systém intenzivního modifikování mRNA se tudíž musel rozvinout až po odvětvení linie vedoucí k loděnce před nějakými 350 až 480 miliony let.

Modifikace mRNA jsou intenzivní především v mozkové a nervové tkáni

Kromě toho výzkumníci objevili, že jsou modifikace mRNA zvlášť intenzivní v mozkové a nervové tkáni hlavonožců. Známky pozměněné RNA zde nese nejméně 10 procent základních stavebních bloků bílkovin. V porovnání se savci mají hlavonožci pozměněných asi desetkrát větší množství bílkoviny kódujících úseků RNA. Velká část změn je navíc sdílená mezi různými druhy i vzdálenějšími evolučními liniemi, což značí, že byla výhodná z hlediska přirozeného výběru. Výzkumníci rovněž dokázali, že změny RNA určené k přepisu do proteinů u hlavonožců mohou vyústit v bílkoviny, jejich komplexy a větší buněčné součásti s odlišnými vlastnostmi.

Na druhou stranu vede systém modifikací mRNA k výraznému zpomalení evoluce prostřednictvím mutací. Už z teoretického hlediska je jasné, že molekulární komplex modifikující RNA ke svému přisednutí musí vyžadovat specifický, celkem rozsáhlý, úsek RNA s charakteristickou strukturou. Jakákoli mutace DNA vedoucí k odlišné RNA by mohla činnost celé mašinerie zhatit. To se potvrdilo i prakticky. DNA je opravdu v okolí míst, které jsou po přepsání do RNA modifikovány, velmi málo proměnlivá. Vzhledem k počtu takových míst se efekt přelévá do celého systému – evoluce prostřednictvím mutací je u hlavonožců intenzivně modifikujících RNA pomalejší a omezenější.

Konkrétní detaily celého systému ještě čekají na zmapování. Už teď je ale jasné, že časté modifikace RNA významně ovlivňují evoluci hlavonožců a možná vedly k některým jejich specifikům včetně neobvykle vysoké inteligence a širokého repertoáru chování.

Zdroj: Liscovitch-Brauer N, Alon S, Porath HT, ... & Eisenberg E (2017): Trade-off between Transcriptome Plasticity and Genome Evolution in Cephalopods. Cell 169.

Tagy: biologie zvířata a příroda evoluční biologie moře a oceány

Zdroje: Vlastní