Zvětšit obrázek

Hromada hlušiny obsahuje tu a tam nějaký ten důležitý kousek.

DNA kupodivu neobsahuje jenom geny. Například naprostou většinu lidské DNA představuje molekulární odpad. V každé buňce našich těl je skoro úplně všechna genetická informace vlastně odpad. Anglicky se jí říká krásně „junk DNA“, odpadní DNA. Už ve chvíli, kdy se koncept junk DNA zrodil v tajuplném šeru molekulárních laboratoří bylo jasné, že to bude o něco málo složitější, že velká hromada hlušiny DNA mimo vlastní geny ještě bude obsahovat tu a tam nějaký ten důležitý kousek. Junk DNA je vlastně pestrá skládka útržků sekvencí rozličného původu. Najdete v ní rozlezlé molekulární parazity – takzvanou sobeckou DNA. Nebo pozůstatky dávných virových infekcí. Anebo dnes již nefunkční, porouchané geny. Některé části junk DNA určitě k něčemu jsou, jiné jsou zase určitě k ničemu, je vlastně nešťastné tomu všemu dohromady říkat „junk“. Najít v takovém moři hlušiny pár smysluplných pasáží bylo až donedávna nadlidským úkolem.

Explozivní čtení genomů různých organismů láme mnohá tabu a posouvá hranice možností vědy. Tým badatelů pod vedením A. Siepela z University of California v nové studii využil pokročilý software phastCons a s jeho pomocí pionýrským způsobem analyzoval nedávno přečtené genomy 4 druhů hmyzu (3 různých octomilek a komára), 5 druhů obratlovců (čtverzubce, slepice, člověka, myši a potkana), 2 druhů háďátek a 7 druhů kvasinek.
Během analýz vzájemně porovnávali celé genomy a hledali konzervované úseky DNA, tedy úseky do velké míry stejné u různých organismů. O nich předpokládali, že pravděpodobně budou mít nějakou smysluplnou biologickou funkci.

Zvětšit obrázek

Kvasinky. Zmenšily se, zbavily se junk DNA a jsou zakonzervované především v genech. Jsou horší nebo lepší než my?

Ukázalo se, že u kvasinek je mezi sledovanými druhy zakonzervováno podle použité metody kalibrace softwaru 47-68% genomu, u háďátek 18-37%, u hmyzu 37-53%. Z lidského genomu je v jiných druzích obratlovců konzervováno jen 3-8%. Autoři studie si navíc povšimli, že se vzrůstající délkou genomu a lišáckou veličinou jménem obecná biologická komplexita roste i podíl zakonzervovaných sekvencí nacházejících se mimo vlastní geny. Jinými slovy někde v junk DNA. U kvasinek je v junku 15% zakonzervovaných oblastí, u háďátek 40% a u hmyzu a obratlovců již celé dvě třetiny.

Jak je na první pohled zřejmé, uvedená čísla neznamenají příliš mnoho. Výběr druhů je k smíchu, vyvozovat něco z toho, že se dva druhy háďátek liší jinak, než čtyři druhy dvoukřídlého hmyzu je hodně na pováženou. Evoluční osud vybraných druhů byl mnohdy hodně divoký. Háďátka i dvoukřídlý hmyz podstoupili ve své historii nadprůměrně překotnou evoluci, kvasinky jsou zase houby druhotně zjednodušené na jednobuněčnou úroveň. Velikost genomu byla u všech těchto skupin pod velkým tlakem z různých stran. Biologická komplexita je zase lstivě vymyšlená tak, abychom mi sami byli triumfálně biologicky nejkomplexnější a není zrovna snadné ji nějak rozumně uchopit.

Zvětšit obrázek

Moskyt. Neoblíbený, protože přenáší malárii. Pokud jde o konzervované oblasti DNA, je na tom podobně jako my – vsadil i na junk DNA.

Začátky nikdy nejsou snadné. Už v blízké době bude ale možné provést detailní analýzy s vhodněji vybranými druhy a tím pádem s vyšší výpovědní hodnotou. Přínosem studie bezesporu je, že potvrzuje předešlé představy o regulačních oblastech ukrytých v nekonečných lánech junk DNA. Pokud jde o obratlovce, ukazuje se, že některé z nejkonzervovanějších oblastí leží v takzvaných 3’ netranslatovaných koncích genů. To jsou oblasti, které se při transkripci překládají z DNA do RNA, ale pak se při posttranskripčních úpravách zahodí. Zřejmě jsou dobré k  regulaci dotyčných genů. Na další z konzervovaných oblastí se zřejmě váže nedávno objevená mikroRNA, jinde zase dochází k RNA-editingu. Také se zdá, že některé z konzervovaných oblastí mohou ve skutečnosti kódovat funkční RNA geny. Vysoce konzervované oblasti u obratlovců leží občas i v takzvaných genových pouštích (gene deserts), čili v dlouhatánských úsecích bez jediného genu. V tomhle případě by mohlo jít o regulační transkripční faktory opravdu hodně dalekého dosahu.

Je pozoruhodné, jak se zmíněné studie chopili kreacionističtí manipulátoři a začali hlasitě pohřbívat junk DNA jako takovou. Oni prý vždycky věděli, že pro (celou) junk DNA přece musí být nějaký důvod. Nemusí, ale nemusí, jak praví reklama na E-banku. Je ale zajímavé si povšimnout, co kreacionistům vadí nejvíc – nesmyslnosti a chyby, kterých jsou ve skutečnosti živé organismy plné. Nakonec není divu, na první pohled popírají existenci čehokoliv inteligentního v pozadí života. Sama junk DNA i nadále zůstává tajuplnou skládkou s pohnutou historií, ze které i dál budou vyplavávat zajímavé objevy.

Pramen: http://www.genome.org/cgi/doi/10.1101/gr.3715005.