Biologové se touto záhadou zabývají odnepaměti: evoluce živočišné druhy zcela odlišila a přizpůsobila prostředí, ve střední části embryonálního vývoje jsou ale jednotlivé taxonomické skupiny (např. obratlovci nebo hmyz) téměř k nerozeznání. Jak je to možné?
"Tyto otázky fascinovaly vědce už od prvopočátku evoluční biologie. Zakladatel embryologie Karl von Baer v roce 1828 popsal, že embrya různých druhů obratlovců, například ještěrky, ptáka nebo myši, jsou od sebe v určitém stádiu embryonálního vývoje v podstatě neodlišitelné. Darwin toto považoval za jeden z nejdůležitějších důkazů společného původu živočišných druhů," uvedl Tomančák.
PAVEL TOMANČÁKStudoval molekulární biologii a genetiku na Masarykově univerzitě v Brně. Doktorát dokončil v Evropské molekulárně-biologické laboratoři (EMBL) v Heidelbergu. Pět let pracoval na Univerzitě v Berkeley v Kalifornii jako vědecký pracovník ve skupině Gerryho Rubina (jedna ze stálic americké vědy). Od roku 2005 vede výzkumnou skupinu na Institutu Maxe Plancka v Drážďanech. |
Podle českého biologa naznačuje podobnost embryí souvislost mezi embryonálním vývojem a evolucí. Živočich během embryonálního vývoje prochází třemi fázemi. V té rané jsou od sebe jednotlivé druhy odlišné, pak přijde střední, kdy jsou embrya živočichů ze stejných taxonomických skupin téměř k nerozeznání, v poslední fázi se opět liší.
"V podstatě jsme dokázali, že podobnost organismů ve střední části embryonálního vývoje je výsledkem působení přírodního výběru na genovou expresi v rámci celého genomu. Je to tedy evoluční proces. Je to způsobeno tím, že všichni živočichové mají společné předky a evoluce funguje tak, že mění stávající stav. Některá stádia embryonálního vývoje jsou tak stará a tak důležitá, že se dají modifikovat jen velmi těžce," dodává biolog.
Vědci si svou teorii o souvislosti mezi evolucí a embryonálním vývojem doposud potvrzovali hlavně pozorováním a subjektivním srovnáváním podobnosti zárodků. Srovnávaly se tvary a anatomie. Až tým v čele s Tomančákem analyzoval, jak se chová celý genom na úrovni molekul ve vývoji a v evoluci.
Mezinárodní tým vědců sledoval aktivitu tisíců genů v embryích různých druhů mušek octomilek (Drosophlidae). Obsáhlá data srovnával mezi druhy a zjistil, že podobnost organismů v embryonální fázi je dána shodným "zapínáním a vypínáním" genů, které mají vliv na vzhled organismu.
"Pomocí moderních metod molekulární biologie jsme schopní měřit expresi všech genů v organismu současně. Měření jsme provedli u šesti druhů octomilek. Ve středním stádiu embryonálního vývoje se projevy genů u těchto druhů hmyzu takřka nelišily, přestože jsou od sebe vzdáleny přes 40 milionů let nezávislé evoluce. Ve středním stádiu se embrya hmyzích druhů velmi podobají i stavbou těla, před a po tomto stádiu se morfologie a genová exprese značně liší," dodal Tomančák.
Objev zatím vyřešil téměř dvě stě let staré dilema, které zaměstnávalo vědce několika generací. V budoucnu by však mohl pomoci i v lékařství a genetice.
"Pomůže například k pochopení kritických stádií vývoje embrya, kdy živý systém není schopen tolerovat genetické změny. Může to přispět například k pochopení mechanismu vzniku a vývoje dědičných vývojových vad," uvedl vědec.
