Genomika se momentálně hřeje na výsluní a sekvenátoři prožívají publikační orgie. Každý přečtený genom znamená spoustu zajímavých informací i podivuhodných překvapení. Nedávno vypustil první výsledky ostře sledovaný projekt sekvenování ježovky, který jen počátečními analýzami naplní prakticky dvě celá čísla časopisů vědecké extratřídy.
Genom samce elegantní ježovky Strongylocentrotus purpuratus četli molekulární biologové z více než 70 vědeckých institucí z 11 zemí. Celý genom ježovky má přes 814 megabází, čili přibližně 4 krát méně, než lidský a zahrnuje přibližně 23300 genů, což je víceméně srovnatelné s námi. Samotné sekvenování probíhalo kombinováním shotgunové analýzy celého genomu s klony BAC, čili se sekvencemi z umělých bakteriálních chromozómů.
Strongylocentrotus purpuratus je vůbec první osekvenovaný ostnokožec. Ostnokožci jsou starobylé potvory. Nejstarší nezpochybnitelní ostnokožci pocházejí z fosilního záznamu ze středního kambria, přibližně z doby před 500 milióny let. Po největším vymírání v permu před přibližně 250 milióny let mezi ostnokožci převládly právě ježovky. Osekvenovaná ježovka Strongylocentrotus purpuratus je vcelku stařík, její fosílie se objevují v oblasti severního Pacifiku už v třetihorách, v období hektické speciace před 20 až 15 milióny let.
Genom ježovky je zajímavý především proto, že ježovky s ostatními ostnokožci jsou v rámci živočichů naši poměrně blízcí příbuzní. Spolu s námi patří do fylogenetické linie druhoústých (Deuterostomia) a sdílíme s nimi společného předka, který žil někdy v dohledné době před kambriem. To znamená, že jejich genom je tomu našemu mnohem bližší, než všechny ty osekvenované octomilky a háďátka. Zároveň je ale dostatečně odlišný, takže nám poskytuje v porovnání s myškami nebo prasátky solidní nadhled. Umožňuje vidět naše obratlovčí geny v jiné situaci, díky čemuž se o nich můžeme dozvědět leccos pozoruhodného.
Budeme moci zjistit, které geny obratlovců vznikly jako nedávné novinky a které jsou naopak starobylé a jejich strukturu i funkci sdílíme s ostnokožci. Ukáže se i, které geny se během fylogeneze vyvíjejí jen pomalu a které naopak od oddělení naší linie od linie ježovek prožívají rychlou evoluci.
Od této chvíle je k dispozici celý genom ježovky jako úplně nová Terra Incognita, kterou teď mohou dobývat novodobí molekulární dobrodruzi. A ukazuje se, že rozhodně bude co objevovat. První výsledky jsou totiž více než překvapivé.
Ježovka má v genomu většinu genových rodin, které najdeme i u nás obratlovců. Rýsuje se tak před námi základní balíček molekulární výbavy celé linie druhoústých. My ale máme v porovnání s ježovkami jednotlivé genové rodiny větší, za což mohou především dvě duplikace celého genomu, jimiž prošli naši předci na počátku evoluce linie obratlovců, tedy až poté, co se jsme se ve fylogenezi rozešli s ježovkami.
Neočekávanou výjimku, pokud jde o velikost genových rodin u ježovek a u lidí, představuje imunitní systém. Imunitní systémy živočichů mohou mít složku instiktivní, nespecifickou a adaptivní, specifickou.Instinktivní složka je rychlý zabiják bez paměti, adaptivní složka je pomalejší, ale rafinovanější a vytváří si imunologickou paměť. Jak se ukázalo, ježovky s námi sdílejí něco málo genů adaptivní složky imunity, zato jejich instinktivní nespecifická imunita je mnohem rozvinutější než ta naše. Ježovky v ní mají zaměstnáno 10-20 krát více genů než my a ostatní obratlovci. Tenhle typ imunity dělají proteiny, které jsou natvrdo nastavené na rozeznání konkrétních molekul vetřelců a následné spuštění imunologického poplachu.
Dalším překvapením je, že ježovky mají i geny, které se u nás podílejí na zraku a sluchu. Ježovky, alespoň pokud víme, žádné oči ani uši nemají, proto je zajímavé se podívat, co dotyčné geny v ježovce dělají. Ukázalo se, že jsou aktivní v panožkách ježovek, kde se pravděpodobně nějak podílejí na vnímání okolí. Každopádně se tytéž senzorické proteiny lidí a ježovek najdou na velmi odlišných strukturách. Mimo jiné to znamená, že je měla k dispozici nějaká malá mořská slizká potvora, čili společný předek nás a ježovek. To samé platí i o všech ostatních genech, které sdílíme s ježovkami, i když je každý využíváme mnohdy velmi různým způsobem. Opět a znovu to dokládá, že lidský genom není nic výjimečného a že nás lze i na úrovni genů jednoduše a bez čar a kouzel zařadit mezi ostatní živočichy.
Pramen: Science 314(5801): 941-952.