Biologické centrum AV ČR: Původ „průmyslového melanismu“ odhalen, Čeští entomologové pro prestižní časopis Science

Nové zásadní poznatky o genetické mutaci můry Biston betularia přinesl v těchto dnech článek v prestižním časopisu Science. V rámci mezinárodní spolupráce dvou vědeckých týmů jsou jeho spoluautory prof. RNDr. František Marec, CSc., a Mgr. Martina Dalíková z Biologického centra AV ČR. Již samotný titulek této objevné publikace „Průmyslový melanismus u britských drsnokřídleců březových má původ v jediné nedávné mutaci“ jasně vypovídá o podstatě výzkumného projektu (výtah článku na http://www.sciencemag.org/content/early/2011/04/13/science.1203043.abstract). České vědce k němu v roce 2008 přizvali jejich kolegové z Liverpoolské univerzity – Ilik Saccheri, Arjen E. van’t Hof a Nicola Edmondsová.

Průmyslový melanismus byl poprvé popsán v 19. století v Anglii, kdy se během průmyslové revoluce objevily u řady můr s kryptickým zbarvením připomínajícím světlou kůru listnatých stromů černé (melanické) formy. Ty totiž lépe splynuly se silně znečištěným prostředím a byly tak méně nápadné pro ptačí predátory. Učebnicovým příkladem této rychlé evoluční odpovědi (selekce) na drastické změny životního prostředí se stal drsnokřídlec březový (Biston betularia), motýl z čeledi píďalkovitých (Geometridae).

První oficiální záznam zcela melanické formy drsnokřídlece březového, nazvané carbonaria, pochází z okolí Manchesteru z roku 1848. Tato forma se velmi rychle šířila v průmyslových částech Anglie a během 50 let téměř úplně vytlačila původní světlou formu, zvanou typica. V roce 1898 již tvořila 95 % populace v nejvíce znečištěných oblastech Velké Británie. Teprve po přijetí legislativy na snížení znečištění ovzduší v 60. letech minulého století začal výskyt formy carbonaria klesat z 95 % na asi 82 % v roce 1975. V dnešní době je její výskyt ve Velké Británii spíše raritou.

Výzkumu genetické podstaty formy carbonaria již byla v minulosti věnována velká pozornost. Navzdory tomu, že se mezi genetiky a evolučními biology stala jakousi „celebritou“, se však do této chvíle podařilo pouze zjistit, že carbonaria je řízena dominantní mutací neznámého genu. Až zmíněné anglicko-české mapování genomu drsnokřídlece březového vedlo k objevným závěrům o genetické podstatě mutace carbonaria. Liverpoolští badatelé identifikovali molekulární markery v těsné vazbě s mutací carbonaria a analýzou DNA velkého množství odchycených jedinců i muzejních exemplářů obou forem, původní typica a mutantní carbonaria, prokázali, že všechny anglické exempláře carbonaria mají společný původ a že tato forma vznikla jedinou mutační změnou. Vazebným mapováním též prokázali, že gen carbonaria leží v oblasti genomu, jež odpovídá chromozomu 17 modelového druhu bource morušového (Bombyx mori). „V naší laboratoři jsme pak identifikovali homologní chromozom 17 u drsnokřídlece a lokalizovali oblast genu carbonaria pomocí fluorescenční in situ hybridizace (FISH) s molekulární sondou připravenou z bakteriálního umělého chromozomu (BAC) genomové knihovny drsnokřídlece,“ přibližuje výzkumnou metodu českého týmu František Marec.

Odborný článek uveřejněný v časopise Science tedy dokazuje, že mutace carbonaria vznikla jedinou, relativně nedávnou mutační událostí v Anglii a je řízena novým, dosud pro vědu neznámým melanickým genem. „Naše práce však vymezila jeho lokalizaci na relativně malou oblast chromozomu 17 (cca 200 kilobází DNA). Tato oblast se shoduje s genomovou oblastí jiných motýlů, kde jsou dle současných studií lokalizovány hlavní regulační geny vzoru křídel motýlů,“ dodává František Marec.

Popisek k fotografii „Bb_identifikace_carbonaria-chromosom.tif“:
Identifikace chromozomu 17 nesoucího gen carbonaria v sadě meiotických chromozomů můry Biston betularia metodou BAC-FISH