Plně funkční oko uprostřed čela: tříoký červotoč předvídá budoucnost genetiky

Ve slavném seriálu Hra o trůny je tříoký havran symbolem pohledu do minulosti. Tříoký brouk nám zase ukazuje, jakou budoucnost může mít genetický výzkum.

Tříoký brouk
Zdroj: Eduardo E. Zattara, Indiana University

Biologům stačil jednoduchý genetický nástroj k tomu, aby na čele červotoče vytvořili třetí oko. Nechtěli tím ukázat, jak bizarní tvory jsou již schopní vytvářet, ale demonstrovali tak, že již dokonale rozumí mechanismu zodpovědnému za vznik tak složitých orgánů, jako je oko. Tímto způsobem totiž vznikají během evoluce nové komplexní vlastnosti anebo se dá použít na vznik starých struktur ale na nezvyklých místech.

Výsledky experimentu jeho autoři popsali v odborném časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. Vědci vyšli ze staršího pokusu, při němž náhodně vzniklo u brouka třetí oko během jednoho genetického experimentu, když chtěli zjistit, jak vzniká hlava hmyzu.

„Vývojová biologie je úžasně komplexní zejména v tom, že neexistuje jeden gen pro oko, mozek nebo motýlí křídlo či želví krunýř,“ popsal složitost své práce profesor Armin P. Moczek.

„Do vývojových procesů jsou zapojené tisíce jednotlivých genů a desítky různých změn – spolupracují na tom, aby vznikl orgán, jako je třeba oko. Zjistili jsme, že nechat vzniknout nový tělesný znak je podobné tomu jako postavit stavbu ze stavebnice LEGO, stačí znovu použít a znovu zkombinovat staré geny a procesy v novém kontextu.“

Co si počít s třetím okem?

Vědci, kteří kůrovce obdařili třetím okem, tvrdí, že díky tomu je vlastně vznik nových orgánů mnohem jednodušší, než se biologové zatím domnívali. Mezi dětskou stavebnicí a geny je však jeden podstatný rozdíl: zatímco u LEGA velmi dobře víme, jak do sebe kostky poskládat, u biologických mechanismů, které podmiňují konstrukci nových orgánů, si u řady pravidel zatím nejsme jistí.

Vědci proto už řadu let experimentují s takzvanými ektopickými orgány – jde o orgány, které se na těle vyvinou na nesprávném místě; tento fenomén známe i u člověka, u nižších živočichů je však mnohem častější.

Biologové již dříve dokázali vyvolat vznik takového orgánu například na noze octomilky – ale takové oko nikdy nebylo funkční a navíc se to podařilo jen u malého množství organismů. V novém experimentu se ale podařilo nechat vzniknout orgán, který vypadá jako plně funkční – genetická manipulace přitom nebyla vůbec náročná.

Vědci postupovali tak, že nechali vzniknout rovnou pár nefunkčních očí, úpravou (vypnutím) jednoho genu zodpovědného za formování hlavy pak zajistili, aby se oba orgány spojily do jednoho funkčního.

Aby ověřili, zda je nové oko opravdu okem, podnikli s ním vědci několik detailních testů – ve všech se oko chovalo, jako by bylo zcela přirozené a na tomto místě se zcela normálně vyskytovalo.

Tento výzkum by mohl nejen pomoci odhalit, jak během evoluce vznikaly složité orgány, ale také by to mohlo v budoucnosti výrazně pomoci například v transplantační medicíně.