Je evoluce předvídatelná? Do jisté míry ano
27.5.2021 08:30 | PRAHA
(Ekolist.cz)
Nížinné (dole) a z nich opakovaně vzniklé a přizpůsobené horské (nahoře) formy huseníčku.
Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora
Zdroj | Univerzita Karlova
K této odpovědi vědce dovedl výzkum konvergentní (opakované) evoluce. Pokud se totiž k určité výzvě prostředí přizpůsobí více jedinců nebo druhů, poskytuje to přírodní experiment, díky němuž je možné vystopovat opakovatelnost, a tedy i předvídatelnost, evoluce.
Vědci za tímto účelem využili opakované přizpůsobení planě rostoucích modelových rostlin huseníčků a jejich přizpůsobení k vysokohorskému prostředí. Nehostinnost tohoto prostředí si během výzkumu mnohokrát vyzkoušeli na vlastní kůži: ať už šlo o spáleniny vlivem vysoké míry UV záření, výkyvy tepla, zimu, vítr nebo nedobrovolné se brodění tlustou vrstvou sněhu v době, kdy v nížinách ještě vládlo léto.
Vlastnosti vysokohorského prostředí, ke kterým si huseníčky přizpůsobily geny.
Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora
Zdroj | Univerzita Karlova
Narozdíl od lidí se ale huseníčky s těmito výzvami v průběhu evoluce úspěšně vypořádaly: díky sekvenování desítek genomů a následným genetickým analýzám vědci odhalili 150 genů, jejichž pozměněním se rostliny horskému prostředí přizpůsobily. Většina z nich jsou zodpovědné za odpověď k vysokému záření, nízké teplotě, krátké letní sezóně, odlišnému složení půdy, býložravců a patogenů.
Pro otázku předvídatelnosti je důležité, že při srovnání takových “horských” genů mezi dvanácti nezávislými přírodními experimenty v alpinském prostředí se ukázalo, že blíže příbuzné populace se častěji přizpůsobují pomocí stejných genů než vzdálenější druhy. Díky modelování evolučních scénářů se navíc podařilo dokázat, že za tímto jevem stojí schopnost blízce příbuzných populací sdílet výhodné mutace. Ty si je buď půjčují křížením s již adaptovanými populacemi, nebo je zdědí od společného předka.
Příbuznější huseníčky se přizpůsobují pomocí podobnějších genů, jejich genetická odpověď na změnu prostředí je tedy předvídatelnější.
Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora
Zdroj | Univerzita Karlova
Dohromady tyto výsledky ukazují, že čím blíže jsou si populace nebo druhy příbuzné, tím větší je šance, že zdědí již odzkoušenou genetickou výbavu vhodnou k přizpůsobení (Obr. 3). Z toho se dá odvodit řada praktických poznatků, například že rezistence k herbicidům vyvinutá u jedné rostliny se s velkou šancí může vyskytnout i u její příbuzné. Nebo že pokud se nějaký druh ryby vypořádá s průmyslovým znečištěním vody, stane se tak pravděpodobněji i u jeho blízkého druhu.
reklama
Dále čtěte |
Na tvorbu mokřadů nebo stromořadí mohou dostat zemědělci i obce až 5 milionů korun
Kolik je v biopásu na kraji pole žížal? A jakou hraje roli, jestli je biopás vysetý na podzim, nebo na jaře?
Biopásy na krajích polí. Jaká jsou doporučení přírodovědců pro nastavení zemědělských dotací?Online diskuse
Redakce Ekolistu vítá čtenářské názory, komentáře a postřehy. Tím, že zde publikujete svůj příspěvek, se ale zároveň zavazujete dodržovat pravidla diskuse. V případě porušení si redakce vyhrazuje právo smazat diskusní příspěvěk
Všechny komentáře (13)
PH
Pavel Hanzl
27.5.2021 10:40"Huseníček rolní je významnou modelovou rostlinou. Je nenáročná a má krátkou generační dobu (tzv. efeméra)[4], navíc má na rostlinné poměry malý jaderný genom (157 milionů párů bází[12])". Wiki.
Takže se zjistí, že velmi životaschopný a odolný, teplu už dávno přivyklý plevel se dokáže adaptovat. Samozřejmě do určité míry.
A co ti ostatní, kteří dělají třeba 99.99% celého ekosystému??
Odpovědět
Takže se zjistí, že velmi životaschopný a odolný, teplu už dávno přivyklý plevel se dokáže adaptovat. Samozřejmě do určité míry.
A co ti ostatní, kteří dělají třeba 99.99% celého ekosystému??
JO
Jarka O.
27.5.2021 12:12P. Hanzl:Kvuli ostatnim kytkam se vedci na husenicku dlouho uci. Chcou treba vedet, co zpusobi GMO rostliny ekosystemum v okoli poli s GMO plodinami. A zjistujou, ze umele geny z GMO kytek se do zplevelnelych nebo pribuznych kytek krizenim v okoli pole muzou sirit, a kdyz prestanou byt potreba, z rostlin behem nekolika generaci vymizi. Treba gen odolnosti vuci herbicidum postupne zmizi, kdyz se herbicid prestane pouzivat. Kdyz se zplevelnela kytka s umelym genem herbicidem splicha, gen v potomcich zustane. Taky zkoumaji, jestli umele geny opravdu vymizi nebo jen "spi". Asi tak.
Odpovědět
PH
Pavel Hanzl
27.5.2021 14:23 Reaguje na Jarka O.Samozřejmě je všechno správně, k výzkumu a testování se používají nejodolnější a nejvhodnější organismy. Ale to neznamená, že když se ony dokážou přizpůsobit, že to dokážou i všichni ostatní.
Odpovědět
JD
Jiří Daneš
27.5.2021 14:17Co to znamená, to do jisté míry je předvídatelná? A co s tou "mírou", či částí evoluce, co zbývá jako nepředvídatelná po té předvídatelné jisté míře?
Odpovědět
JO
Jarka O.
27.5.2021 16:18 Reaguje na Jiří DanešGMO stranou, jsou moc tezke, o ne tu nejde. Existuje epigenetika, kde se vedci zabyvaji metylaci genu jako odpovedi na vnejsi stres. Podle stresu v prostredi se zodpovedny prirozeny gen metyluje a neda se precist, ale muze se aktivovat v dalsi generaci nebo treba za 4 generace, kdyz se zmeni podminky, a jde to obema smery, da sa nebo neda sa gen precist. Takze je evoluce opakovatelna. Nema to byt nahodna mutace 1 organismu, ale podobne zmeny genu v populaci jednoho druhu a i jeho pribuznych. A melo by to platit obecne pro vyssi organismy, ktere maji DNA v jadru. Tady reakce na teplotu, u lidi treba reakce na teplotu, prozity hlad, strach nebo sikanu, vsechno se pry otiskne v genech. To k tomu prizpusobeni se a k te "mire". Neni zbytek filozofie nebo vira? Nevim, jestli o tom je tenhle vyzkum. Husenicku pouziva spousta biologu na spousty pokusu.
Odpovědět
PH
Pavel Hanzl
27.5.2021 22:28 Reaguje na Jarka O.To je njaké divné, jak se může nějaký stres (což je velmi složitý psychický děj) projevit pouze v jednom genu? U všech buněk?? Proč ne v jiném? A jak se může dostat nečitelný gen do dalšího buněčného dělení (natož generace), když ho RNA nutně vyhodí?
Odpovědět
JO
Jarka O.
28.5.2021 13:01P.Hanzl: Organismy se buď přizpůsobí prostředí nebo zemřou. Přirozený výběr. Pomalejší přizpůsobování je jednodušší. Genetici chcou adaptace vysvětlit změnou aktivity genu. Kdyz rozdelite dvojcata, žije každé v jiných podmínkách, tak se změní jejich chování i vzhled. To je přizpůsobení. Geny mají úplně stejné, ale jiné části genů jsou aktivní v závislosti na vnejsim stresu. Aktivita genů se mění v průběhu života, je vratna, a geny maji i pamet. Potomci dvojčat mají trošku jiné geny podle toho, co prožili jejich rodiče. To se možná myslí tou predvidatelnosti evoluce. Opakovatelnost dějů, paměť v genech, dědičnost. Stresem se myslí každá změna, jednoducha jako vlhko-sucho, chlad-teplo. Reakci na jednoduchý stres reguluje jedna oblast v genu. Nektere oblasti genů jsou známé a vi se, za co jsou zodpovedne. RNA přepíše jen oblast genů, která je aktivní (nezalepena tou metylaci). Geny jsou stejné ve vsech buňkách a pri stresu se ve vsech buňkách pozmění. U složitějších stresu, třeba kdybyste se přestěhoval do Prahy a musel změnit chování, se vam postupně změní vic oblasti ve více genech. Asi i to se dá vyzkoumat. Ale vaši potomci už by se v Praze cítili lépe. Genetici vysvětlujou všechno, i city, změnou aktivity genů.Husenicek má za rok asi 4 generace, tak s tím jde výzkum rychle. Semena prenesou informaci z rodičů do další generace. To jsou pohádky, co!
Odpovědět
PH
Pavel Hanzl
3.6.2021 17:41 Reaguje na Jarka O.Ani ne pohádka, ale vyložené sci-fi.
Jak se může informace o stresu zapsat do genu? Pouze při dělení buňky se čte celá DNA a čtečka RNA musí dostat od někoho?? nějaký mejl, že má přehodit a přidat nebo ubrat několik párů bází nebo duplikovat gen nebo něco podobnýho. Kdo jí to pošle a jak ví, jak a kam tu informaci zrealizovat?
Odpovědět
Jak se může informace o stresu zapsat do genu? Pouze při dělení buňky se čte celá DNA a čtečka RNA musí dostat od někoho?? nějaký mejl, že má přehodit a přidat nebo ubrat několik párů bází nebo duplikovat gen nebo něco podobnýho. Kdo jí to pošle a jak ví, jak a kam tu informaci zrealizovat?
PH
Pavel Hanzl
3.6.2021 17:45 Reaguje na Jarka O.Když RNA přepíše jen nezalepené geny, tak v nové buňce je nová DNA a v ní už vůbec nebudou a pak se přece těžko oživují.
Odpovědět
JO
Jarka O.
5.6.2021 14:45P. Hanzl: je to scifi. Na obrázku vidíte, jak se prizpusobily husenicky změně klimatu z nizinneho na vysokohorské. Zkrátila se jim stopka, změnila barva květů. Na všech úrovních změn v organismu fungují kontrolní a signální mechanismy. Od pocitu chladu do změn v DNA a zase nahoru od DNA přes RNA, syntezu bilkovin, ktere pak syntetizuji dalsi latky v organismu tam, kde je to potřeba. DNA je jen 1 úroveň změn. Nemění se celá DNA všude, ale jen někde v organismu. U živočichů jako reakce na chlad je vytvoření podkozniho tuku nebo látek v mozku, které snižují citlivost na chlad. To jsou cílené příklady změn na různých místech organismu. DNA tomu šéfuje, a ty kontrolní složité mechanismy. Nejde o duplikaci genu. Tím, že gen má "paměť ", se zabývá ta epigenetika. V tom výzkumu husenicku nevím, co dělali. Třeba vzali semínka z nížinách rostlin, zaseli je na horách. Semínka horských rostlin zasadili v cizině a pozorovali možná změny vzhledu. Nevím. Ptal jste se, co 99% ostatnich organismu. Pokusy se dělají na spoustě rostlin, hlavně těch užitkových. Ptejte se.
Odpovědět
PH
Pavel Hanzl
5.6.2021 15:23 Reaguje na Jarka O.Myslím, že je už dávno prokázané, že rostliny mají inteligenci. Tím, že nemají centrální nervový systém, ta inteligence bude asi v molekulách typu RNA, ktré dokáží manipulovat s DNA a tím celou rostlinou.
Udělal jsem řadu cha cha "pokusů", kdy sekám trávník se stále stejnou výškou nože. Pampelišky si tu výšku změřily a stáhly si květ pod něj. Sedmikrásky zvolily jiný postup, vysledovaly termín sečení a rychle vyhnaly květy a rychle odkvetly a vysemenily se.
Jedna pampeliška, která normálně kvete třeba týden, vymyslela převratnou metodu. Během tří dnů vyrazila stonek na asi 15 cm a ještě stačila odkvést!!
Letos sekám trávu daleko řidčeji a pampelišky mají květy stále nízko, pamatují si to od loňska.
Tohle může vytvořit pouze inteligentní organismus.
Odpovědět
Udělal jsem řadu cha cha "pokusů", kdy sekám trávník se stále stejnou výškou nože. Pampelišky si tu výšku změřily a stáhly si květ pod něj. Sedmikrásky zvolily jiný postup, vysledovaly termín sečení a rychle vyhnaly květy a rychle odkvetly a vysemenily se.
Jedna pampeliška, která normálně kvete třeba týden, vymyslela převratnou metodu. Během tří dnů vyrazila stonek na asi 15 cm a ještě stačila odkvést!!
Letos sekám trávu daleko řidčeji a pampelišky mají květy stále nízko, pamatují si to od loňska.
Tohle může vytvořit pouze inteligentní organismus.
JO
Jarka O.
7.6.2021 19:17 Reaguje na Pavel HanzlZa cenu pokusů a omylů a několika mrtvých kytiček. :-) teď je na zahrádce určitě pěkně. DNA je jako 128bitova paměť, jsou v ni informace pro každý typ buňky a v každém typu buňky se čte jiná informace. Na to jsou ty kontrolní systémy, i některé RNA, nebo chemické faktory. Vědci vytvořili z kožních buněk pacienta kmenové buňky a z nich něco jako trávicí trubici, kterou mu transplantovali. V biochemii jsem pracovala, už ne, není to můj šálek kafe, ani mi nevadí, že neznáme a nevíme všechno!
Odpovědět
PH
Pavel Hanzl
5.6.2021 15:33 Reaguje na Jarka O.Jste asi genetik a proto bych se chtěl zeptat na jedno:
Při vývoji třeba lidského plodu se v určité fázi kmenové buňky specializují a stávají se kostními, nervovými, epitelovými, svalovámi atd. atd. To znamená, že každá buňka musí dostat příkaz, jak se má změnit a hlavně kam se má navázat, každá tkáň má okraj a přes něj se buňka vázat nemůže.
Např. v kloubu je pevná chrupavka, která drží na kostech ale má kluznou plochu. Kdo určí konkrétní buňce, kam se má navázat a kde je plocha nespojitosti? V DNA se to nedočte, ta je přece pro všechny stejná.
Odpovědět
Při vývoji třeba lidského plodu se v určité fázi kmenové buňky specializují a stávají se kostními, nervovými, epitelovými, svalovámi atd. atd. To znamená, že každá buňka musí dostat příkaz, jak se má změnit a hlavně kam se má navázat, každá tkáň má okraj a přes něj se buňka vázat nemůže.
Např. v kloubu je pevná chrupavka, která drží na kostech ale má kluznou plochu. Kdo určí konkrétní buňce, kam se má navázat a kde je plocha nespojitosti? V DNA se to nedočte, ta je přece pro všechny stejná.
