Zvětšit obrázek

hydra_opsin …Modře znázorněná exprese opsinu v nezmarovi. Má ho všude, ale nejvíc kolem hladových úst. Kredit: PLoS One

Žahavci sedí hodně hluboko na kořenech evolučního stromu mnohobuněčných živočichů. Určitě je zná každý, kdo se kdy potopil v moři a otevřel oči. Bývají vesele barevní i smrtelně nebezpeční. Každopádně se od řekněme nás obratlovců hodně liší a my jim proto moc nerozumíme.

Zvětšit obrázek

Kam se hrabeme na šikovná kukadla sépií (Sepia latimanus). Kredit Jeffrey N. Jeffords

Podle nejnovějších představ se žahavci vývojově dělí na dvě hlavní fylogenetické linie – na korálnatce (Anthozoa) a zbytek označovaný jako Medusozoa, který zahrnuje kalichovky (Staurozoa), čtyřhranky (Cubozoa), medůzovce (Scyphozoa) a polypovce (Hydrozoa) se vzájemně dosud nejasnými příbuzenskými vztahy.

V dnešní době se několik žahavců intenzivně studuje z pohledu evo-devo, čili evoluční vývojové biologie. Badatelé pozorují vývoj žahavčích embryí, sledují příslušné regulační mechanismy a hledají souvislosti s vývojem jiných živočichů. Na pozoruhodných vodních tvorech se tak dají vysledovat starobylé podoby a projevy genů, které se dnes podílejí na výrobě a provozu Homo sapiens i jiných dvoustranně souměrných živočichů. Dnešní druhy žahavců jsou pochopitelně stejně staré, jako třeba druhy obratlovců, totiž velmi mladičké. Ale díky tomu, že se žahavci vývojově odštěpili docela brzo, nesou řadu zajímavých dávných znaků. Jejich výzkum s jistou nadsázkou připomíná cestu do minulosti.

Zvětšit obrázek

Nezmar Hydra magnipapillata jako dobrovolník pro divoké regenerační experimenty. Kredit: University of Toronto

Právě takovou cestu nedávno podnikl i Todd Oakley z University of California v Santa Barbaře se dvěma kolegy, když se podívali na geny související se vnímáním světla u žahavců - konkrétně u roztomilého nezmara (Hydra magnipapillata), zástupce polypovců a nekonformní mořské sasanky (Nematostella vectensis) z linie korálnatců. Nepostupovali nijak moc náhodně, jsou to první dva žahavci s osekvenovaným genomem.

Zvětšit obrázek

Sasanka Nematostella vectensis pohledem seshora, z očí do očí. Kredit: Nicholas Putnam, UC Berkeley

Svoji pozornost soustředili na opsiny, čili geny kódující světlocitlivé proteiny z rodiny membránových receptorů spojených s G proteiny, přičemž to G znamená, že jde o proteiny vázající guanosin trifosfat. Tahle rodina receptorů zahrnuje kromě početných opsinů taky mnoho dalších příbuzných receptorů vnímajích něco jiného, než světlo. Je snadné odvodit, jak opsiny původně vznikly z univerzálnějšího G proteinového membránového receptoru.

Autoři vůbec poprvé analyzovali opsiny u žahavců. U živočichů fylogeneticky starších než žahavci – živočišných hub neboli houbovců se zatím žádné opsiny nenašly a je docela pravděpodobné, že je prostě nemají. Pokud by to tak bylo a houbovci je třeba druhotně neztratili, pak žahavci stojí velmi blízko samotnému vzniku opsinů.

Zvětšit obrázek

Základní trik opsinů. Světlo příslušné vlnové délky (lambda) fotoizomeruje 11-cis-retinaldehyd na all-trans-retinaldehyd, což změní prostorové uspořádání opsinu a následně poměry vápenatých kationtů v nervových buňkách. Nikde žádný bůh, vše je jen chemie. Kredit: Nature

Tím pádem by byl zhruba známý časový rámec evoluce opsinů, čili jinými slovy schopnosti živočichů vidět. Začínal někdy před 600 milióny let, ve starší ediakaře, nejmladším období starohor. Autorům se také díky fylogenetické analýze opsinů povedlo najít konkrétní mutace, které byly zodpovědné za novinky v evoluci opsinových genů. S nimi už potolikáté setřeli popírače evoluce, podle nichž mutace nepřinášejí nic nového. Jak se to už stává pravidlem, evoluce opsinů hojně využívala oblíbený trik s duplikovanými geny. Když se nějaký gen náhodně zduplikuje, tak jedna z kopií může dál plnit dosavadní funkci, zatímco druhá dostane zelenou pro případné divoké experimentování.

A k čemu vlastně nezmaři opsinové receptory mají? Jsou to maličcí predátoři, tak si není nijak těžké zaspekulovat, jak používají vnímání světla a tmy k lovu kořisti. Opsiny si sice vyrábějí po celém těle , ale úplně nejvíc jich mají u smyslových neuronů soustředěných v prstenci kolem úst. V roztroušených receptorech mezi chapadélky nezmara by asi jen málokdo tušil budoucí hi-tek oči sépií.

Pramen:
ScienceDaily 18.10.2007, PLoS One 2(10): e1054.