U zebřiček zpívají jen samečci. Základ nápěvu mají vrozený. Zděděný „rámec“ však podléhá mnoha modifikacím.
Mladí ptáci začínají zpívat v pubertě, kdy je jejich mozek poprvé vystaven působení hormonů z pohlavních žláz. Nejprve se jim ze zobáků linou jednotlivé zvuky. Toto období můžeme přirovnat ke žvatlání malých dětí, které zkoušejí, co dokážou z hlasivek vyloudit. Není to zdaleka jediná podobnost mezi zpěvem zebřiček a lidskou řečí.

Zvětšit obrázek

Zebřička pestrá (Kredit: ZOO Liberec)

Podobně jako se člověk musí řeč naučit od dospělých, učí se mladý sameček zpěv poslechem zpěvu svého otce. Pták porovnává zvuky, jež se mu linou z hrdla, se zpěvem otce uloženým v paměti. Postupně se tak sameček zlepšuje a blíží se svému vzoru.
Pták svého otce ovšem nekopíruje slepě. Do zpěvu zabudovává zvuky, které slyší v okolí. Inspiraci hledá i ve zpěvu nepříbuzných dospělých samců. Výsledkem je jedinečný zpěv typický pro daného samečka.

Dítě si zřejmě osvojuje řeč podobným způsobem. Je to však mnohem komplikovanější proces, jehož taje je velmi těžké rozluštit. Zpěv zebřiček je pro studium základních mechanismů mnohem přístupnější. Znalost kompletního genomu je přitom klíčová.
Už dříve odborníci věděli, že když mladý sameček zebřičky zaslechne zpěv dospělého samce, změní se mu funkce mozku. V pozadí této funkční přestavby sluchových a hlasových center mozku stojí změny v aktivitě mnoha genů.

Celkem třiaosmdesát vědců z pětadvaceti univerzit a výzkumných ústavů ve Spojených státech, Švédsku, Velké Británii, Izraeli, Německu a Španělsku spojilo své síly k určení pořadí jedné miliardy písmen genetického kódu, jež tvoří dědičnou informaci zebřiček. Nalezli v nich zhruba 17 500 genů, podle kterých si buňky těchto pěvců vyrábějí potřebné bílkoviny.
Studie zveřejněná nyní v prestižním vědeckém týdeníku Nature vrhla na skupinu genů podílejících se na zvládnutí zpěvu zcela nové světlo. Vědci zjistili, že se samcům zebřičky při učení mění od základu činnost osmi stovek různých genů. Mnohé z nich v mozku „spaly“ a proces učení je probudí. Jiné geny v mozku už sice pracovaly, ale během učení ostře „přidají plyn“. Neméně početná skupina genů je ale při výuce zpěvu buď úplně „uspána“ anebo aspoň razantně „přibrzděná“.

Při výuce zpěvu sehrávají významnou roli i poněkud netradiční geny. Klasický gen slouží jako předloha pro syntézu jednoduché šroubovice kyseliny ribonukleové (RNA), podle které pak buňka vyrobí molekulu bílkoviny. Ke zvládnutí zpěvu pomáhají ptákům i geny, podle kterých se syntetizují krátké řetězce RNA, jež nejsou určeny pro řízení syntézy bílkovin, ale jsou samy o sobě finálním produktem. Každá z těchto tzv. krátkých nekódujících RNA má schopnost přibrzdit, nebo dokonce zcela zastavit práci stovek různých genů. Když se pták začne učit zpěvu, vypíná v buňkách příslušných mozkových center ve velké míře právě geny pro produkci brzdných molekul RNA. Tím se „odbrzdí“ stovky dalších genů a začnou v mozku pracovat. Přitom se „vygumuje“ nastavení genů typické pro mozek, jenž zpěv neovládá, a zároveň se vytvoří prostor pro zápis potřebných informací do nervových buněk mozkových center řídících zpěv.

Zvětšit obrázek

„Zatím se nám nepodařilo dát dohromady kompletní obraz,“ říká jeden z vedoucích celého projektu Wesley Warren z Washington University v americkém St. Louis. „Budeme muset teprve zjistit, kdy se tyto rysy dědičné informace během evoluce ptáků objevily a jaký mají pro své nositele význam.“

Vědci se důkladněji zaměřili na jednu z mnoha regulačních molekul RNA označovanou jako miR-124. Půl hodiny poté, co mladý sameček slyšel poprvé cizí zpěv, klesá v buňkách zpěvného centra jeho mozku množství molekul miR-124 na pouhou jednu desetinu. Geny, které využívá zebřička při učení zpěvu, mají své protějšky v lidské dědičné informaci. To platí i pro geny, podle nichž si buňky vyrábějí „brzdné“ molekuly RNA včetně genu pro miR-124. Vědci tak získali dlouhou řadu tipů na geny, díky nimž člověk zvládá úskalí řeči a komunikace. Poruchy v činnosti těchto genů by mohly zvyšovat riziko poruch řeči, například koktání nebo problémů při komunikaci, jaké jsou typické třeba pro autisty.
Další užitečné informace zcela jistě poskytne genom papouška, který je mistrem v napodobování cizích zvuků. Přečtení prvního papouščího genomu je avizováno na konec tohoto roku.

Velikostí se genom zebřičky neliší od dědičné informace kura domácího, prvního přečteného opeřence. Přesto jsou genomy obou výrazně rozdílné. Není divu, jejich vývojové linie se rozešly před 100 miliony roků, tedy v době, kdy žili na zemi ptáci společně s dinosaury. Vývojová linie kura je mezi opeřenci tak trochu extravagantní, a genom zebřičky proto odborníci považují za mnohem typičtějšího reprezentanta ptačí říše. Ten už jim také odhalil celou řadu zvláštností dědičné informace opeřenců.
Ptáci se jako jediní obratlovci obejdou bez genu pro bílkovinu synapsin, která sehrává v mozku ryb, obojživelníků, plazů i savců včetně člověka klíčovou roli při vytváření spojů mezi nervovými buňkami. Chyby v produkci synapsinu zvyšují u lidí rizika vzniku schizofrenie či epilepsie. Ptáci o tento gen přišli na samém úsvitu své existence. Ze své dědičné informace jej ztratili zřejmě už první opeření dinosauři.
Na druhé straně vyvrátil detailní pohled do genomu zebřičky mylný názor, že ptáci postrádají gen pro produkci bílkoviny CSF1, jež je důležitá pro boj s infekcí. V genomu kura je gen skryt tak důkladně, že jej vědci přehlédli. Bezmála detektivní práce ale nakonec ukázala, že ptáci gen CSF1 mají. Tento objev je důležitý například pro vývoj vakcín, jež by chránily chovy drůbeže před nebezpečnými nákazami.

Porovnání genomu kura a zebřičky odhalilo celou řadu genů, na které klade život pěvců vysoké nároky. Tyto geny se u zebřičky velmi rychle měnily a obdobným genům kura se už moc nepodobají. K těmto rychle se vyvíjejícím úsekům dědičné informace zebřiček patří řada genů důležitých pro nervovou činnost. Například ty, podle kterých se v mozku tvoří tzv. iontové kanály. Tyto bílkoviny regulují průnik nabitých iontů do neuronů a významně tak zasahují do přenosu nervových vzruchů. Některé z těchto genů má zebřička dokonce zmnožené.