Čeští vědci pomohli objasnit vznik gigantických genomů rostlin

Česko-britský tým vědců objasnil, jak vznikají takzvané gigantické genomy rostlin. Tým také potvrdil předpoklad, že různost velikostí genomu značně ovlivňují rozdíly v hromadění takzvané repetitivní DNA. Celková délka molekul DNA v jádrech rostlinných buněk, takzvaný genom, se mezi druhy liší více než dvoutisíckrát. Velikost genomu přitom není úměrná počtu genů, který je u všech vyšších rostlin řádově stejný, ani výšce a složitosti rostliny. Akademie věd ČR (AV) o výzkumu informovala v dnešní tiskové zprávě. Studie z výzkumu byla publikována v časopisu Nature Plants. Za Česko na ní spolupracovali vědci z Biologického centra a Biofyzikálního ústavu AV.

Mezi rostliny s gigantickými genomy patří třeba vraní oko čtyřlisté. Drobná bylina má v buňkách 58,8 miliardy bází DNA, tedy asi dvacet krát více, než je tomu u člověka. Například genom dubu je oproti vranímu oku pětašedesát krát menší.

Podle AV se předpokládalo, že značnou část variability velikostí genomů způsobují rozdíly v hromadění repetitivní DNA. Ta se skládá z mnohokrát opakujících se kopií částí genetického kódu, které se dokážou v genomu přemisťovat a množit. Tato repetitivní DNA je pak zároveň z genomu v určité míře odstraňována. A právě poměr množení k odstraňování repetic dle vědců vede během evoluce druhu ke změnám velikosti jeho genomu. Vědecký tým nyní tuto hypotézu prostřednictvím sekvenování genomů a nových přístupů k analýze sekvenačních dat potvrdil.

Navíc odhalil i to, jak vznikají gigantické genomy rostlin. Podle studie to způsobuje nižší účinnost molekulárních mechanismů odstraňování repetic z genomu. Postupně tak dochází k hromadění mutací, které přeměňují repetitivní elementy v "temnou hmotu". Ta už není rozeznávána jako repetitivní DNA, což dle vědců umožňuje její nahromadění v genomu.

Ačkoliv nemá velikost genomu přímou souvislost se složitostí organismu, ovlivňuje množství DNA v jádře řadu vlastností, jakou je třeba délka buněčného cyklu. Ta závisí na čase potřebném ke zkopírování genetické informace při dělení buněk, takže druhy s většími genomy například rostou pomaleji.

K zajímavostem patří i to, že rostliny s gigantickými genomy bývají v celosvětovém měřítku mnohem častěji mezi kriticky ohroženými druhy. Podle vědců to ukazuje na horší schopnost adaptace na měnící se podmínky.