Laboratorní myšky a octomilky zná asi úplně každý. Bádat jenom nad dvěma tvory by ale byla děsivá nuda a tak nejrůznějších modelových organismů utěšeně přibývá. Mezi ty nejzajímavější, nejméně známé a přitom vlastně docela běžné patří hruštička Tetrahymena thermophila.
Hruštička je elegantní, volně žijící sladkovodní nálevník. Je úplně běžně k potkání v každém rybníku. Skromně obývá kalné vody a zhltne všechno, co se jí připlete do cesty a dá se sníst. Nálevníci jsou hodně divní. Jsou složití, ale jejich veškerá složitost se vejde do jedné jediné buňky.
Molekulární mágy fascinují už hodně dlouho. Když si v laboratořích vybírali modelového nálevníka, volba padla právě na hruštičku Tetrahymena thermophila. Z nenápadné obyvatelky rybníků se stala molekulární superstar. Jejím nepopiratelným kladem je, že se snadno pěstuje v laboratorních podmínkách. Stejně jako v případě myší, octomilek a vlastně prakticky všech modelových organismů je ale hruštička jako modelový nálevník vlastně nevhodná, protože je v rámci nálevníků poměrně fylogeneticky odvozená. Přesto je až zarážející, kolik převratných objevů biologii k dnešnímu dni poskytla.
Je prvním organismem, jemuž jsme hacknuli buněčné dělení a získali tak informace o mechanismech řízení buněčného cyklu. Právě u ní byl objeven a prozkoumán dynein, tehdy první známý protein buněčných cytoskeletárních motorů. Hruštička se významně spolupodílela na objevu lysozómů a perixozómů. Jako u jednoho z prvních organismů u ní bylo popsána somatická přestavba genomu.
U hruštičky byla objevena i molekulární struktura telomer a popsána aktivita enzymu telomerázy. Stejně tak funkce acetylace histonů. Všechny tyhle objevy a mnohé další ale blednou před tím, za který je hruštička držitelkou Nobelovy ceny. Jde o objev ribozymu, čili zázračné RNA schopné katalyzovat chemické reakce.
Hruštička rozhodně zaujme i svým životním stylem. Je nesmírně všestranná. Pokouší se sníst úplně všechno, čeho se dotkne brvami, mnohdy úspěšně. Vlastní rozličné systémy senzorů. Dokáže se slušně vypořádat s radiací, predátory i konkurenty. Jako každý správný nálevník vlastní dvě jádra, různě velké a s různými genomy. Větší makronukleus pracuje při běžném provozu hruštičky, malý mikronukleus funguje při sexu a během všedního života je vypnutý.
Hruštička má buněčná ústa i buněčnou řiť. A to vše v rámci jedné jediné buňky.
Pak ani nepřekvapiví, že DNA hruštičky je vzhledem k velikosti těla hodně složitá. J.A. Eisen z proslulého TIGRu v americkém Marylandu s početným týmem spolupracovníků osekvenoval a nedávno publikoval genom hruštičtina makronukleu. Je dlouhý přes 104 megabází a sestává z přibližně 225 chromozómů. Ukázalo se, že hruštička má hodně přes 25000 genů, což je pikantní, protože my lidé jich máme zhruba stejně.
Makronukleus hruštičky je na eukaryotní poměry velmi kompaktní a prakticky bez nekódující junk DNA. Zároveň se v něm našly stopy častých genových duplikací, které kopírují stávající geny a vytvářejí tak výborný materiál pro evoluci. Touto cestou u hruštičky vznikly především geny pro senzorické systémy a geny podílející se na interakci s prostředím. Hruštička si například z původně malého množství proteáz, čili enzymů trávících proteiny postupně vybudovala složitý trávicí systém, díky němuž může sežrat skoro každý protein, se kterým se potká.
Získaná data posloužila i pro hledání odpovědi na letitou hádanku s plastidy u nálevníků. Nálevnící totiž patří do fylogenetické linie Alveolata, která zahrnuje ještě výtrusovce (Apicomplexa) a obrněnky (Dinoflagellata). Výtrusovci i obrněnky vlastní plastidy nebo alespoň jejich pozůstatek. V obou případech jde o plastidy původně z ruduch (Rhodophyta), získané sekundárně endosymbiotickou událostí. Klíčovou otázkou je, jestli k tomu došlo před nebo po oddělení předků nálevníků od druhých dvou skupin linie Alveolata. Osekvenovaný genom makronukleu hruštičky mohl odhalit nějaké geny plastidového původu, což by jasně mluvilo ve prospěch tzv. chromalveolátní hypotézy. Podle té měli plastidy i předci v linii nálevníků. Geny endosymbiotických organel totiž velmi rádi putují do jádra svého hostitele. Podle autorů studie to tak ale moc nevypadá. Po plastidových genech nenašli ani stopy, zato stejným postupem odhalili 91 pravděpodobných genů mitochondriálního původu, které se podle obecného přesvědčení hledají hůř, než plastidové. Nicméně, hruštička je opravdu docela pokročilý nálevník a mohla ztratit veškeré stopy po plastidových genech během evoluce. Nálevníci jsou divní a rozhodně to nelze vyloučit. O jeden důvod víc, proč bude molekulární biologie pozoruhodné hruštičky každopádně sledovat dál.
Pramen: PloS Biology 4(9): e286, Wikipedia.
Diskuze:
