Dafnie, neboli vodní blechy, zná každý akvarista, protože tito droboučcí, asi tři milimetry velcí sladkovodní korýši z řádu perlooček patří mezi hlavní složky potravy rybiček. Doposud je známých asi 300 druhů dafnií, ale mnohé se natolik podobají, že rozlišit je lze jenom stěží. Nalezneme je v téměř všech sladkých, zejména stojatých vodách na všech kontinentech. V jejich jídelníčku dominují kromě drobných řas i sinice a tak je evoluce obdařila imunitou vůči jejich jedům. Z hlediska našeho nesmyslného dělení živočichů a rostlin na „užitečné“ a „neužitečné“ tedy patří do té první skupiny.
Když se dafniím v jejich prostředí daří dobře, neztrácejí čas sexuálními hrátkami a z neoplodněných vajíček se rodí samičky. To prozrazuje, proč byly pojmenovány podle mytologické panenské nymfě Dafnii. Na rozdíl od ní si ale v krizové situaci vzpomenou na výhody zvyšování genetické variability formou pohlavní genetické rošády. V přírodě se tak děje například na podzim, když se ochladí. V příjemných stabilních laboratorních podmínkách se k tomu nemusí odhodlat vůbec a tak vědci mohou studovat generace geneticky identických klonů zrozených z neoplozených vajíček. I proto se dafnie stala modelovým organismem. A jako takový by měl mít zmapovaný genom.
Za účelem jeho přečtení si vědci z mnoha zemí vytvořili téměř 500člený spolek Daphnia Genomics Consortium koordinovaný Centrem genomiky a bioinformatiky na americké Indiana University v Bloomingtonu. Na mušku si vzali běžný druh dafnie hrotnatku obecnou (Daphnia pulex)
Pro laika je možná informace o stovkách vědců luštících posloupnost písmen DNA miniaturní vodní blechy trochu zarážející a úsměvná, ale výsledky genetického mapování, které uveřejňuje dnešní vydání časopisu Science odhalují, že těch genů má až 30 907. Celá třetina z nich je zcela unikátních, neznámých u jiné čeledi živočichů. Přesto ze všech zástupců skupiny bezobratlých právě s malou dafnií sdílí člověk nejvíce stejných genů. Těch našich je ale o čtvrtinu méně - „jenom“ asi 23 000. Neznamená to ale, že máme kratší genom. Hrotnatčí je vepsán do posloupnosti asi 200 milionů bázových párů, tedy dvojic nukleotidů označených písmeny A, T, C, G. Náš genom čítá okolo 3 miliard těchto bázových párů, jde tedy o 15krát delší „text“, než u vodní blešky.
Příčina překvapivě vysokého počtu genů hrotnatky tkví v jejich duplikaci. V průběhu evolučního vývoje se některé zkopírovaly a v genomu dafnie dokonce vytvořily celé skupiny genových duplikátů s novou společnou funkcí (genových rodin).
„Odhadujeme, že počet duplikací je trojnásobně vyšší, než u jiných bezobratlých a o asi třetinu větší, než u člověka,“ zpřesňuje John Colbourne, vedoucí mezinárodního genomového projektu.
Praktickým důsledkem tohoto zmnožení genů a vytvoření genových rodin s novými funkcemi je schopnost hrotnatky se vypořádat se změnami v prostředí. Nabízejí ji dostatek nástrojů pro rychlou a účinnou obrannou reakci. Genetici se snaží pochopit konkrétní souvislosti mezi vnějšími podněty a aktivitou jednotlivých genů a jejich skupin. Proto vystavují drobné korýše nepohodě všeho druhu, například chemickému znečištění vody.
Změněnou expresi na vybraných úsecích DNA pak zkoumají pomocí DNA čipů. Vše nasvědčuje tomu, že duplikáty původních genů nezískaly své nové role "klasickou" dlouhou cestou postupných drobných úprav v podobě výhodných mutací, ale že alespoň polovina z nich změnila svůj pracovní výkon velmi rychle, některé možná hned v době svého vzniku. Vědci se domnívají, že se jim to mohlo podařit jenom ve spolupráci s jinými geny v genomu. Malá vodní blecha se tak pro genetiky stala velkým tajemstvím.
Mapa genomu hrotnatky je svým způsobem dárkem k desátému výročí zmapování lidského genomu. (Člověku se ani nechce věřit, že od této, z vědeckého hlediska přelomové události uběhlo již deset let!)
Video: Drobná průhledná hrotnatka v zorném poli mikroskopu. Její genom je jedním z mnoha důkazů, že mezi komplexností organismu a počtem genů není žádná přímá úměra. Genetická pravidla hry na život jsou velmi složitá.
Zdroj: Indiana University