Proč se hybridy nemohou rozmnožovat?
Ruští vědci spolu s kolegy z Polska našli mechanismus, který umožňuje hybridním žábám odstranit polovinu genů, aby se mohly rozmnožit. K odstranění genetického materiálu z jader vajíček a prekurzorů spermií používají tito obojživelníci speciální struktury zvané mikrojádra. Objev umožní vytvoření nových metod pro editaci genomu. Práce vědců byla publikována v časopise Scientific Reports a podpořena grantem z programu prezidentských výzkumných projektů Ruské vědecké nadace.
„Je to poprvé, co jsme byli schopni popsat podobný mechanismus odstraňování genetického materiálu u hybridů obratlovců. Dříve biologové nacházeli pouze postupné odstraňování genetického materiálu z rostlin,“ vysvětluje Dmitrij Dedukh, mladší výzkumník z Ústavu cytologie a histologie Biologické fakulty St. Petersburg State University. Aby mohly organismy normálně fungovat a zachovat přenos dědičných vlastností z generace na generaci, potřebují zachovat integritu genetické informace. Integrita genomu může být narušena například vlivem stresových faktorů, jako je ionizující záření, toxické sloučeniny, procesy stárnutí nebo rakovina. V tomto případě buňky vystavené tomuto účinku nejčastěji umírají. Někteří tvorové však mohou během vývoje odstranit až 90 % svého genetického materiálu a zachovat si tak schopnost žít a rozmnožovat se. Jedním z takových organismů je jedlá žába. Pelophylax esculentus, jehož tlapky jsou oblíbené ve francouzské kuchyni. Polovina genů těchto zvířat patří žábě jezerní a druhá polovina patří žábě rybniční. Nejčastěji se takoví hybridi nemohou reprodukovat, protože chromozomy různých druhů se od sebe velmi liší a nemohou si vyměňovat své části, což je nezbytné pro tvorbu zárodečných buněk. Jedlé žáby se však naučily manipulovat se svým genomem tak, aby byl zachován proces normální reprodukce.
Geny jednoho z druhů jsou zcela odstraněny z prekurzorových buněk vajíček a spermií takových obojživelníků. Počet chromozomů druhého rodičovského druhu se zdvojnásobí. To vám umožní obnovit jejich původní množství. V důsledku toho dochází k výměně oblastí a reprodukční buňky obsahují geny pouze z rybníčku nebo jezerní žáby. V tomto případě závisí sada genů, která se předá další generaci, na tom, se kterým z rodičovských druhů hybrid žije. Vědci ale stále nevěděli, jak přesně byla odstraněna polovina genetického materiálu. Biologové z Petrohradské státní univerzity spolu s kolegy z Wroclawské univerzity zjistili, že odstraňování chromozomů ze zárodečných buněk pozorujeme i u pulců. Autoři pozorovali, jak se kříženec z uměle oplozených vajíček vyvíjí od objevení předních končetin až po metamorfózu v dospělce. Za tímto účelem vědci každý den analyzovali sadu chromozomů prekurzorů zárodečných buněk. Vědci ukázali, že v každé fázi vývoje se množství genetického materiálu jednoho z druhů v jádrech buněk zmenšovalo a zmenšovalo. V tomto případě byl druhý genom zcela zachován. Autoři také zjistili, že k odstranění chromozomů používají obojživelníci mikrojádra, která jsou přítomna pouze v zárodečných buňkách hybridů. Každý mikronukleus má jeden chromozom, což umožňuje jejich odstranění postupně, nikoli najednou.
Nyní vědci plánují zjistit, jak přesně hybridní organismus chápe, které chromozomy by měly být ponechány a které by měly být odstraněny. Vědci už takové mechanismy pozorovali u nálevníků, ale u obratlovců je to poprvé. Výsledky nové práce pomohou vytvořit nové metody úpravy genomu pro zemědělství, akvakulturu a při léčbě vrozených genetických mutací.
Líbil se vám materiál? Přidejte Indicator.Ru do „Moje zdroje“ Yandex.News a čtěte nás častěji. Na adresu science@indicator.ru zasílejte tiskové zprávy o vědeckém výzkumu, informace o nejnovějších publikovaných vědeckých článcích a oznámení o konferencích, jakož i údaje o grantech a získaných oceněních.
