Ke spokojenému lidskému životu potřebujete nějakých 30 000 genů. Ne, že by pouhý počet genů vypovídal o něčem vyloženě závažném, ale proč si nerýpnout. Mezi živými tvory jde o docela průměrné číslo. Přesto jsme v současné přírodě, alespoň na primáty, docela úspěšní. Daleko větším extrémistou než my je ale v tomhle ohledu malinká mořská bakterie Pelagibacter ubique.
Tým badatelů pod vedením S. Giovannoniho z Oregon State University pelagibactera kompletně osekvenoval a ukázalo se, že má úplně nejmenší genom ze dosud studovaných organismů. K jeho provozu stačí pouhých 1 354 genů. Přesněji řečeno, ze všech dosud studovaných organismů schopných žít samostatně.
Některé bakterie mají totiž genomy ještě o něco menší, vždycky jde ale symbionty. Buď je to vnitrobuněčný parazit, jakým je například Mycoplasma genitalium se 400 geny, nebo naopak vnitrobuněčný pomocník typu mitochondrie, které mají obvykle několik desítek genů.
Pelagibacter to táhne úplně sám. Má vcelku pohnutý osud, snad hodný až románu. Byl objeven metodami molekulární biologie v roce 1990, ve vzorcích vody ze Sargasového moře, tedy v podstatě v Bermudském trojúhelníku. Mikrobiologie až donedávna zkoumala jenom ty bakterie, které rostly na Petriho miskách s agarem.
Postupně se zjistilo, že na agaru neroste vlastně skoro vůbec nic a že svět kolem nás je plný bakterií, o nichž vůbec nevíme. To se změnilo a jemné prsty molekulárních metod dokáží z různých prostředí vytáhnout informaci o tom, kdo tam vlastně žije.
Časem se ukázalo, že mořská voda je plná jednoho typu genů bakteriální ribozomální RNA, právě toho objeveného v roce 1990. Neznámá bakterie dostala nenápadité jméno SAR11.
V roce 2002 se tuhle bakterii podařilo izolovat a tehdy dostala i honosnější jméno Pelagibacter ubiqui. Má jedny z nejmenších samostatně žijících buněk, tak kolem 0,12–0,20 mikrometru. Jen tak nenápadně se vznáší v mořské vodě a usrkává rozpuštěné organické látky. Není to příliš dobrodružný život, takže pelagibacter nepotřebuje žádné speciální metabolické dráhy. Postupně vyšlo najevo, že je to nejspíš úplně nejhojnější bakterie na planetě – odhaduje se, že jich v moři žije kolem 20 miliard miliard miliard. Jinak řečeno, je to ten daleko nejúspěšnější tvor na Zemi. Dokládá to koneckonců i jeho latinské druhové jméno, jenž znamená „všudypřítomný“.
Pelagibacter patří do příbuzenstva alfa-proteobakterií. Ty mají docela běžně ve zvyku být maličké, nejčastěji ovšem žijí uvnitř jiných buněk. Našli by jste tu třeba už zmíněné mykoplasmy, rickettsie nebo mitochondrie. Pelagibacter má svoji hlavu a soběstačně vládne všem mořím. Jeho genom je vzorným příkladem úspornosti. Nenajdete v něm žádné duplikované kopie genů, žádné geny zřetelně virového původu, prostě vůbec žádnou junk (čili vetešní) DNA. Není divu, druh s tak astronomickým počtem jedinců se už dávno prostřednictví nesčetných náhodných evolučních změn, kterých tudíž bylo hodně, zbavil všeho nepotřebného. Kratší DNA znamená menší námahu a kratší čas při replikaci DNA, které se žádná buňka při dělení nevyhne. A to se vždycky hodí.
1 354 genů na první pohled zase není tak úplně málo. Když je zrovna tohle ten nejnižší počet u samostatně žijících soudobých bakterií a pokud se neobjeví nějaké úplně nové typy, tak se už asi tohle číslo výrazně nesníží, jak je možné, že bakterie vznikly slepou evolucí? Jak mohla fungovat protobakterie s několika málo sty či dokonce desítkami genů?
Odpověď se ukrývá v analogii s notebookem a počítadlem. Notebook a počítadlo se nesmírně liší, úplně ve všem. Přesto však v podstatě oba dělají totéž. Počítají. A od počítadla k notebooku vede vystopovatelná evoluční linie. Námitka, že počítadla a notebooky dělají lidé je mimo. Lidé jsou sice docela chytří, přesto v antice notebook nevymysleli. Proč? Museli k němu dojít cestou postupných změn, přes stále dokonalejší počítací stroje, tj. evolucí.
Kdysi dávno, v jiné době a za jiných okolností bylo počítadlo to nejlepší, na čem se dalo počítat. Dneska už by se ale počítadlo na trhu počítacích strojů příliš neuplatnilo.
A úplně stejně je to s dnešními bakteriemi a jejich dávnými předky. Naše představy o nich se docela rychle dávají dohromady.
U jednotlivých genů se postupně přichází na to, jak asi vznikly, jak se složité enzymové komplexy postupně odvozovaly od jednodušších proteinů. Je to na nich vidět, stačí se jen dívat.
Pelagibacter je vytuningovaný produkt miliard let evoluce s hodně úsporným genomem. Neznamená to ale, že se v minulosti nedalo být (proto)baktérií ještě mnohem jednodušší.
Pramen: Science 309: 1242-1245, Wikipedia
Diskuze:
korekce
Ucholák,2005-10-20 10:58:10
1. Mám dojen (dojem, ne znalosti, rozhodně to nechci tvrdit za každou cenu) že záležitost počtu genů není doposud úplně jasná.
2. Evoluce směrem "dolů", tj. redukování genomu a ztráta informací, zmenšování variability v "gene pool" je běžná věc a je vidět v současnoti (např. šlechtění psů,..., vymírání různých druhů,...). Ovšem opačný trend nikdy nepozorován.
Mocná síla evoluce
Ucholák,2005-10-19 20:27:32
Dotazy:
"Ke spokojenému lidskému životu potřebujete nějakých 30 000 genů."
Pisatel se domnívá nebo ví?
Rada: odpovězte si na tuto otázku za 5 let. Na základě svého vysoce odborného pohledu z okna bych řekl, že to bude víc na 30 000.
"Není divu, druh s tak astronomickým počtem jedinců se už dávno prostřednictví nesčetných náhodných evolučních změn, kterých tudíž bylo hodně, zbavil všeho nepotřebného. Kratší DNA znamená menší námahu a kratší čas při replikaci DNA, které se žádná buňka při dělení nevyhne. A to se vždycky hodí."
To znamená, že se vyvinul ze složitějšího stvoření. To ze vyvinulo z ještě složitějšího stvoření... to se vyvinulo... Jak asi vypadalo to nejsložitější stvoření s nejsložitější DNA ze kterého se to všechno vyvinulo?
Znamená to, že nás evoluce postupně zbaví složitosti (a nakonec života)?
hehehe
SM,2005-10-19 23:48:09
1. Tazatel zjevně dosud neabsorboval fakt, že lidskej genom byl osekvenovanej a lidský geny spočítaný. Tudíž nejen za 5, ale i za 500 let bude lidských genů nějakých 30 000, teda když nebudem uvažovat budoucí genetický modifikace ...
2. Tazatel zjevně rovněž neabsorboval fakt, že se během evoluce běžně vyvíjejí "jednodušší" potvory z potvor "složitějších" a ty opět z potvor "jednodušších". Zcela v pohodě. Tak už to holt v tý evoluci chodí. Nikdo ji neřídí. O tom, zda nás evoluce zbaví složitosti nelze nic soudit, evoluce je slepá. Parazitickej korýš Sacculina vypadá jako úplně jednoduchej pytlík prorůstající krabem. Jeho předci, na pohled způsobní korýši by to nejspíš netipli. O tom, zda nás evoluce zbaví života soudit lze a to tak, že nakonec zbaví. Průměrná doba existence savčího druhu není nijak závratná.
hmmm gen
Ccecil,2005-10-20 10:43:22
Co vlastně je gen? Je to lidské zjednodušení situace. Nalezli jsme v genetickém materiálu sekvence určitým způsobem začínající a končící a těmto sekvencím jsme dali označení gen. Jaksi se již vytratilo, že v přírodě je vše mnohem složitější a do života se zapojují i ty oblasti informace, které do škatulky genů nelze jednoduše přiřadit. A tedy i přesto, že jsme po přečtení DNA člověka nalezli "pouhých" 30 000 genů, za několik let možná tohle označení bude přinejmenším revidováno a jak se již nyní ukazuje, informace je mnohem více a nejenom geny jest živ člověk.
Pokud jsi to SM nepochopil, není to nic divného, protože z tvých příspěvků je zřejmá základní absence elementární logiky. Taktéž Ucholákova narážka na vývoj od složitého k jednoduchému je vyprovokována článkem, který tento dojem navozuje a nikoliv jeho představou, jak se snažíš marně všem vnutit. Nechtěl jsem tě kritizovat, ale bohužel zastat se jespravedlivě nařčeného musím.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
