Monocercomonoides PA 203

Jsme eukaryota a jsme na to pyšní. Máme velké buňky a o energii se nám starají mitochondrie – symbiotické bakterie, které kdysi dávno s našimi buňkami vstoupily do těsného svazku. Když se nadšení biologové před desítkami let poprvé pustili do molekulární fylogenetiky eukaryot a začali zkoumat jejich příbuznost na základě sekvencí DNA, tak jim vycházelo, že nejstarší a nejpůvodnější eukaryota jsou ta, co nemají mitochondrie. Krásně to sedělo na naše představy o evoluci eukaryotní buňky, podle které nejprve vznikly velké buňky a do nich po nějakém čase vstoupily mitochondrie.

Vladimír Hampl. Kredit: V. Hampl.

Pak se ale ukázalo, že je to všechno úplně jinak. Prvotní analýzy fylogeneze eukaryot byly špatně, dotyčná nejpůvodnější eukaryota bez mitochondrií vlastně nejsou nejpůvodnější a mitochondrie ve skutečnosti mají nebo alespoň obsahují jejich pozůstatky. Postupně vyšlo najevo, že ve skutečnosti neznáme žádná eukaryota, u nichž by nebylo ani stopy po mitochondriích. Nakonec se ustálila představa, že eukaryotní buňka bez mitochondrií (nebo jejich pozůstatků) ani nemůže fungovat. A tohle platilo až doposud. Teď tu ale máme nový převratný objev a je nanejvýš potěšující, že na něm mají lví podíl vědci Karlovy univerzity.

Thijs Ettema. Kredit: T. Ettema.

Vladimír Hampl a jeho početný tým kolegů prozkoumali oxymonády kmene PA 203 z rodu Monocercomonoides, svérázné prvoky ze skupiny exkavát, a zjistili nemají mitochondrie. Vlastně to věděli už předtím, oxymonády jsou totiž doopravdy divné. Kromě mitochondrií nemají ani hydrogenozómy (což jsou pozměněné mitochondrie), ani peroxizómy, ani Golgiho aparát. Obývají bezkyslíkaté prostředí, obvykle ve střevě různých druhů hmyzu, které se živí dřevem, a také ve střevě obratlovců. Jenže dotyčné oxymonády kmene PA 203, které žijí v zažívací soustavě roztomilých činčil, neobsahují ani tu sebemenší stopu po mitochondriích. Ani jediný mitochondriální gen. A to je naprosto unikátní.
Objev Hamplova týmu vzbudil velký ohlas. Podle Thijse Ettemy, který se zabývá evolucí genomů na švédské Univerzitě v Uppsale, to je průlom. Toni Gabaldon z barcelonského Centra pro regulace genomu to zase vidí jako důkaz, že mitochondrie nejsou pro fungování eukaryotních buněk až tak nezbytné. Kromě toho, že oxymonády rodu Monocercomonoides nemají mitochondrie, jsou úžasně komplexní, tak jako buňky podobných prvoků.

Toni Gabaldon. Kredit. T. Gabaldon.

Jak k objevu došlo? Hampl a spol. se rozhodli přečíst genom dotyčných oxymonád, jehož velikost činí 75 megabází. V tomto prvním přečteném genomu oxymonád neobjevili žádný z mitochondriálních genů, které se nacházejí u jiných eukaryot. Není tam ani žádný z jaderných genů, jejichž  funkce souvisí s mitochodriemi. Badatelé tomu nejdřív nevěřili a mysleli si, že jde o nějakou chybu. Pečlivě hledali i sekvence pozměněných mitochondriálních genů, které jsou známé u jiných anaerobních druhů. Nakonec ale uznali, že tyto oxymonády žádné mitochondrie nemají. Není tím řečeno, že u nich v budoucnu přece jenom někdo neobjeví nějaký pozůstatek mitochondrií. Prozatím jsou ale kompletně bez mitochondrií.
Podle všeho, co víme o evoluční historii eukaryot, nemají oxymonády nic moc společného s jejím počátkem. Nejsou to původní eukaryota bez mitochondrií. Naopak náležejí k evolučně pokročilým prvokům a jejich předci prakticky jistě mitochondrie vlastnili. Oxymonády o mitochondrie přišly až druhotně, určitě kvůli životu ve trávicí soustavě. Jejich zajímavosti to ale rozhodně neubírá.


Literatura
The Scientist online 12. 5. 2016, Current Biology 1274–1284, Wikipedia (Monocercomonoides).