Článek
Háček je v tom, že ve většině případů k procesu evoluce dochází, když se jedinci z jedné populace izolují v přírodě například geograficky. Pokud zůstanou odděleni dostatečně dlouho, ztratí schopnost křížit se. Ale je to opravdu jediný důvod, proč se jejich cesty rozcházejí?
Podle nové studie publikované vědci z floridského muzea a floridské univerzity, ukazuje, co se stane, když dojde k méně běžné formě evoluce. Můry vlastního druhu nemusí být oddělené fyzickou bariérou, jako je třeba pohoří, nebo oceán. Stačí k tomu časový gen.
Vědci se zaměřili na dva příbuzné druhy můr s překrývajícími se lokalitami v jihovýchodní části Spojených států.
Růžové můry javoru z rodu Dryocampa vypadají jako to, co byste nakreslili, kdybyste malovali v horečce. Přes hlavu a břicho mají hustou hřívu a jejich křídla mají barvu jahodových a banánových bonbónů. Samečci i samičky růžových můr létají pouze v noci.
Zatím co můry dubové, růžově pruhované z rodu Anisota, jsou méně nápadné. Mají jemné okrové odstíny, stínové a stříbrné barvy. Zatímco samičky tohoto druhu jsou aktivní za soumraku a v podvečer, samečci létají raději ve dne.
Jak už jejich název napovídá, můry javorové často používají javory jako hostitelské rostliny. Jejich housenky mohou být tak početné a nenasytné, že někdy strhávají listy ze stromu.
Evoluce v čase
Sondhi z předchozích výzkumů věděl, že tyto dvě skupiny, Dryocampa a Anisota, se vyvinuly z jednoho druhu. A to zhruba před 3,8 mil. let, což je v evolučních časových měřítcích poměrně novinka. V rodu Anisota je několik druhů, z nichž všechny jsou aktivní během dne. Noční můry javorové jsou jedinými druhy rodu Dryocampa.
Sondhi se specializuje na biologii zraku hmyzu a viděl v páru můr ideální příležitost ke zkoumání toho, jak se vyvíjí jejich zrak, když druh mění svůj vzorec aktivity. Věci však nešly podle jeho plánu.
Hodinové geny
„Hledal jsem rozdíly v barevném vidění. Místo toho jsme našli rozdíly v jejich hodinových genech, což při zpětném pohledu dává smysl,“ řekl Sondhi.
Hodinové geny řídí cirkadiánní rytmus rostlin a živočichů. Vzestupy a pády proteinů, které produkují, způsobují, že buňky jsou buď aktivní, nebo neaktivní v průběhu přibližně 24 hodin. Ovlivňují vše od metabolismu a růstu buněk až po krevní tlak a tělesnou teplotu.
Hodinové geny se téměř jistě podílejí na každém organismu, který obrací vzorec své aktivity. „Je to systém, který se zachoval u všech živých organismů, od ovocných mušek po savce a rostliny. Všechny mají nějaký druh časového mechanismu,“ řekl.
Sondhi porovnal transkriptomy obou můr. Na rozdíl od genomů, které obsahují celou DNA organismu, transkriptomy obsahují pouze část genetického materiálu. Tu, která je aktivně využívaná k produkci proteinů. Díky tomu jsou užitečné pro studium rozdílů v hladinách proteinů v průběhu dne.
Sondhi našel řadu genů, které byly u obou druhů můr podrobené experimentům na různých úrovních. Noční můry javoru investovaly více energie do svého čichu, zatímco denní můra dubová produkovala více genů spojených se smyslem pro zrak.
Nebyly však zjištěny žádné rozdíly v genech, které propůjčují schopnost vidět barvy. To nutně neznamená, že jejich barevné vidění je totožné, ale pokud existují rozdíly, jsou pravděpodobně spíše na úrovni vyladění a citlivosti než ve struktuře samotných genů.
Disco gen
Ještě jeden gen vyčníval z řady. Disconnected, neboli disco gen. U obou druhů můr, který byl vystavený stejným experimentům. A to na dvou různých úrovních. Ve dne a v noci. U ovocných mušek je známo, že Disco nepřímo ovlivňuje cirkadiánní rytmus tím, že produkuje neurony, které přenášejí hodinové enzymy z mozku do těla.
Disko gen, který Sondhi našel ve vzorcích DNA u můr byl dvakrát větší, než u ovocných mušek. Navíc měl další zinkové prsty - aktivní části genu, které přímo interagují s DNA, RNA a proteiny. U můr javorových se zdá pravděpodobné, že změny v disco genu, jsou částečně zodpovědné za přechod k nočnímu létání.
Když porovnal rozdíl disco genu můry javorové s genem můry dubové, našel celkem 23 mutací, které odlišovaly oba druhy. Mutace se navíc nacházely v aktivních částech genu, což znamená, že pravděpodobně přispívají k rozpoznatelným fyzickým rozdílům mezi přadleny. Sondhi pozoroval evoluci přímo v akci.
„Pokud se to funkčně potvrdí, je to skutečně konkrétní příklad mechanismu, který stojí za evolucí na molekulární úrovni, jaké se vyskytují jen zřídka,“ řekl.
Rozmnožování a přežití
Studie je také důležitým podnětem pro lepší pochopení různých způsobů udržování a rozmnožování života. Když se genetika poprvé stala oborem výzkumu, vědci se zaměřovali především na několik reprezentativních druhů, jako jsou ovocné mušky nebo laboratorní myši. Bylo to především z pohodlných důvodů, ale omezuje to naše znalosti obecných biologických zákonitostí. Stejně jako člověk není laboratorní myš, ani můra není ovocná muška.
„Biologická rozmanitost se v důsledku klimatických změn stále snižuje. Je zde potřeba genetické modifikace většího počtu zbývajících druhů. Například tak, aby byly odolné vůči suchu, nebo aby byly aktivní i v režimu světelného znečištění. Abychom toho mohli dosáhnout, je nezbytné mít k dispozici širší soubor funkčně charakterizovaných genů ze všech organismů. Nemůžeme použít pouze drozofilu,“ řekl Sondhi.
Zdroje: Muzeum Florida, EurekAlert, Royal Society
