Původ „průmyslového melanismu“ odhalen!

(Praha 15. 4. 2011) 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 v Českých Budějovicích. 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.

Bližší informace poskytne prof. RNDr. František Marec, CSc., Biologické centrum AV ČR,

e-mail: marec@entu.cas.cz, tel.: +420 387 775 250

Autor: Mgr. Jan Bartáček