Zvětšit obrázek

Americký lišaj Manduca quinquemaculata má housenky dvou barevných typů- černé a zelené. Zelené se dobře maskují v teplých krajích, černé jsou stavěny do nepohody chladných období roku a krajů, kde slunko tolik nepálí.

Lišaj tabákový (Manduca sexta) tuhle schopnost nemá. V přírodě najdeme jen zelené housenky. Pouze v laboratořích se podařilo vědcům získat mutanta, jehož housenky mají pokožku tmavší. Přepínat na různé barvy podle potřeby ale housenky lišaje tabákového nedovedou. Biologové Yuichiro Suzuki a Frederik Nijhout z Dukeovy university v americkém Durhamu je to naučili.

V jejich laboratoři prodělali lišajové během několika generací evoluci, která kdysi v přírodě vynesla schopnost volby „kabátu“ blízce příbuzným motýlům.

Zvětšit obrázek

Jeho příbuzný lišaj tabákový (Manduca sexta) …

Suzuki vystavoval tmavě zbarvené housenky v počátečních fázích vývoje tepelným šokům. Některé na to dokázaly zareagovat zelenějším zbarvením, jiné si i pak držely tmavou pokožku. Suzuki  a Nijhout začali dělit své lišaje na dvě populace. V jedné drželi lišaje, kteří zůstávali věrní tmavé barvě. V druhé pak chovali motýli, kteří vykazovali největší schopnost barevné proměny po tepelném šoku. Druhá skupina jim přinesla velké překvapení. Po několika generacích tvrdého výběru nejzdatnějších „přebarvovačů“ se v ní objevili motýli, jejichž housenky získávaly při teplotách nad 28,5oC zelenou barvu, zatímco při nižších teplotách si udržovaly „hřejivé“ tmavé zbarvení. V laboratoři tak proběhla velmi rychle evoluce a motýli získali zcela novou vlastnost.

Výsledky studie zveřejněné v předním vědeckém časopis Science vítají vědci jako průlomový objev. Suzuki  a Nijhout dokázali, že organismus může nést po dlouhou dobu mutaci, která mu zdánlivě k ničemu není.

Zvětšit obrázek

… má housenečky výhradně zelené.

Při změně podmínek se však nositeli takové „tiché“  mutace otevírá cesta k nové výhodné vlastnosti. Přitom si nemusí definitivně přibouchnout dveře k využívání původní vlastnosti. V laboratoři sehrály roli změn životních podmínek teplotní šoky a selekce podle reakce housenek na zvýšenou teplotu. Housenky díky tomu získaly dva alternativní způsoby vývoje. Jeden zajišťuje tmavou barvu pokožky, druhý pak zelenou. Pro lišaje to nebylo příliš těžké. Stačilo jim k tomu jen změnit míru produkce juvenilního hormonu. Během evoluce druhů se mohou po dlouhou dobu hromadit četné „tiché“ mutace, které se nijak neprojevují, protože je organismus za daných podmínek dokáže udržet na uzdě. Za změněných podmínek už to nezvládne a výsledkem je „náhlé“ objevení zcela nových vlastností. Původně jednotvárná populace se tím rozrůzní  a v nových podmínkách pak mají větší šanci na přežití ti, kteří byli obdařeni výhodnější vlastností. Na první pohled to pak vypadá, že nová vlastnost „spadla z nebes“, protože nic nenasvědčovalo, že se na ni organismy postupně připravují.

Schopnost podstoupit s jednou jedinou verzí dědičné informace několik vývojových osudů je v přírodě poměrně hojně rozšířena a označujeme ji jako polyfenismus. Velmi pestrý rejstřík osudů vykazují například mravenci nebo termiti, kde samička může podle potřeby kolonie plnit roli dělnice, vojáka nebo královny. Rozdíly ve stavbě a funkcích těla jsou obrovské a laik by často příslušníky jedné kolonie nezařadil k jednomu druhu. Suzuki  a Nijhout se domnívají, že i v těchto případech hrají významnou roli hormony důležité pro vývoj tkání a orgánů.

Výjimkou jsou housenky z laboratoře Frederika Nijhouta z Dukeovy university v americkém Durhamu. Ty si mohou barvu kabátu vybrat.

Pramen: Science