Hlavní strana Autorské články a zajímavosti ze světa biotechnologií Paleo-experimentální evoluce s elongačním faktorem EF-Tu

Paleo-experimentální evoluce s elongačním faktorem EF-Tu

Datum: 6.8.2012

Slavný biolog a popularizátor Stephen Jay Gould v roce 1989 publikoval legendární přirovnání evoluce k videokazetě. Kdybychom evoluci čehokoliv, kupříkladu veškerého života na Zemi, obratlovců, primátů anebo much, přetočili na začátek jako nějakou psychedelickou videokazetu a pustili znovu a znovu, pokaždé bychom prý viděli něco jiného. V dnešní době už sice zvolna ubývá lidí, kteří vědí, co to bývala videokazeta a tudíž plně chápou vtip Gouldovy hlášky. Vzkaz dnes již zesnulého autora je ale jasný. Evoluce života na Zemi je do značné míry ve vleku neurvalých sil náhody, která na všech úrovních tvaruje aktuální realitu. Přestože Gouldův příměr byl jenom obrazný, mnoho lidí od té doby nesmírně láká představa, že by si něco podobného mohli zkusit. Ač to bude znít velice nepravděpodobně, nedávno se to v podstatě podařilo astrobiologům z Georgia Techu.

Elegantní badatelka tureckého původu Betül Kaçar, která pro zmatení komentátorů také někdy publikuje pod jménem Betül K. Arslan, z centra NASA Center for Ribosomal Origins and Evolution na Georgijské Technice, a její školitel Eric Gaucher uskutečnili ohromně zajímavý výzkum, při němž spustili paleo-experimentální evoluce v oblíbených bakteriálních mazlíčcích E. coli. Gaucher nejprve v roce 2008 vystopoval starobylou sekvenci elongačního faktoru EF-Tu a rozhodně při tom nebyl skromný. Podařilo se mu odhadnout stav tohoto genu v době před 500 milióny let.

Polypeptid EF-Tu (čili Elongation Factor Thermo Unstable) spolu s polypeptidem EF-Ts (Elongation Factor Thermo stable) dohromady vytvářejí komplexní elongační faktor EF-T, který se zásadním způsobem podílí na pohybu ribozomu po vlákně mRNA během bakteriální translace. EF-Tu váže volnou aminoacyl-tRNA a s využitím energie GTP zařídí její připojení na specifické místo ribozomu. Kromě toho zřejmě funguje i jako zběžná kontrola translace a vyřazuje takové komplexy aminoacyl-tRNA, v nichž je aminokyselina připojena k nesprávné tRNA. Protein EF-Tu je očividně pro bakterie kriticky důležitý a jistě nebude náhodou, že je jedním z vůbec nejhojnějších proteinů v cytoplazmě bakterií. Přesně to badatelům vyhovovalo, protože tím jejich výsledky získávají na váze.

Kaçar s Gaucherem pojali sympaticky šílený nápad, že si vyrobí onu 500 milionů let starou verzi genu EF-Tu a vloží ji do dnešních, nic netušících bakterií E. coli. Nebylo to prý vůbec snadné, ale nakonec se jim podařilo vložit nasyntetizovaný starobylý gen ve správném uspořádání na správné místo. Následně vyrobili celkem osm totožných kmenů E. coli s pravěkým EF-Tu a ponechali je osudu na Petriho miskách. Takto vytvořené kolonie bakterií sice na začátku pokusu rostly zhruba dvakrát pomaleji, než normální E. coli, ale přežily a to je hlavní. Badatelé je od té doby detailně sledují a chtějí to dělat minimálně po 1000 generací.

Experimentálním bakteriím se zpočátku příliš nedařilo a to byla hozená rukavice evolučním mechanismům, které tak dostaly šanci se nějak zajímavě projevit. Když pak po 500 generacích Kaçar a Gaucher kompletně přečetli genomy všech osmi kmenů svých E. coli, podívali se na jejich kondici a nestačili jásat. Nejenom, že se všem vedlo lépe, než na začátku pokusu, některé z nich rostly dokonce lépe, než původní, neupravené E. coli. Když se pak na jejich genomy podívali detailněji, tak poměrně překvapeně zjistili, že pravěké verze genů EF-Tu v moderních E. coli nijak zvlášť nemutují. Mění se naopak geny moderních proteinů, které s pravěkým EF-Tu spolupracují. Kaçar s Gaucherem pro tuto chvíli shrnují, že starobylý gen EF-Tu zatím zjevně nemá snahu mutovat a stávat se tak podobnějším moderní verzi tohoto genu, zatímco sehrané moderní geny a regulační dráhy bakterie hledají způsob, jak se důstojně vyrovnat s nastalou situací.

Není to sice tak úplně jako vzkříšení dinosaurů v Jurském parku, ale i tak šikovní experimentátoři zaujali účastníky letošní astrobiologické konference NASA International Astrobiology Science Conference a také média po světové síti. Rozhodně prý hodlají v experimentu pokračovat, sekvenovat nové generace bakterií s pravěkým genem a jsou zvědaví, jak tahle přetočená a znova puštěná videokazeta nakonec dopadne. Změní se nakonec i pravěký gen EF-Tu? A pokud ano, bude to směrem k dnešnímu EF-Tu anebo nějak jinak? Odborníci celého světa se samozřejmě těší s nimi, protože tohle je opravdu docela unikátní příležitost, jak se podívat Evoluci pod sukni. Prozatím to vypadá tak, že se jednotlivé kmeny E. coli v experimentu mění v detailech odlišným způsobem a evoluce si při řešení problému hledá různé cestičky. Stephen Gould by měl jistě velkou radost.

Autor. RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.