Nový, ambiciózní projekt amerických vědců Genome 10K lze bez velké nadsázky přirovnat k biblické Noemově arše. Díky vědeckému pokroku není třeba nakládat všechny živočichy na loď. V rámci tohoto monstrózního projektu by se měla zachovat a přečíst kompletní genetická informace alespoň od jednoho druhu z každého rodu všech obratlovců. !
„Ještě nikdo přesně nezjistil, jak přišel slon ke svému chobotu a levhart ke svým skvrnám. Náš projekt položí základy odpovědi nejen na tyto otázky, ale i na mnoho dalších,“ vysvětluje duchovní otec projektu Genome 10K, David Haussler z University of California v Santa Cruz. A o čemže to vlastně Haussler mluví? Výzkum evoluce skupin organismů je ze své podstaty po čertech „nevědecký“ – týká se totiž historie. Jedinečné události, ke kterým v průběhu evoluce došlo, proto není z principu možno zopakovat v laboratoři. Proklestit si cestu skrze džungli nejrůznějších hypotéz je proto možné v podstatě jen díky důkazům nepřímým. Jednou z nejlepších metod, jejichž prostřednictvím se mohou vědci tohoto heraklovského úkolu zhostit, je metoda porovnávání genetického materiálu. Aby však bylo co porovnávat, je nejprve nutné nashromáždit potřebná data. Projekt Genome 10K by měl pro takové snahy poskytnout společný základ a má tak šanci stát se jedním z nejvýznamnějších společných vědeckých projektů všech dob.
Obratlovci, králové přírody
Obratlovci, nebo lépe řečeno strunatci (viz rámeček), měli svého posledního společného předka někdy v době mezi 500–600 miliony let, tedy buď těsně před začátkem prvního geologického útvaru prvohor, kambria, nebo těsně před ním. Z původního jednoduchého tvora, který na první pohled připomínal nejspíše žížalu, se postupně rozvinuli do neskutečné variability forem a po většinu období představovali klíčové druhy většiny ekosystémů. Prvohorním mořím vládli rybám podobní pancířnatci a žraloci, v průběhu devonu (416–359 mil. let) se první obratlovci dostali i na souš. V průběhu druhohor už souš patřila výhradně jim, v první řadě nejrůznějším formám blanatých obratlovců ze skupiny „plazů“. Na počátku třetihor ovládli suchou zem savci a čtvrtohory už patřily především jednomu z nejrozvinutějších obratlovců – člověku. Přesto, že se v průběhu evoluce obratlovci tak rozrůznili, mají pořád řadu společných znaků. Segmentované svaly, vnitřní kostra, specifická struktura mozku či rozvinutý imunitní systém, co všechno se přirozeně odráží i v genetickém materiálu. „Některé části DNA jsou si mezi obratlovci navzájem velmi podobné a odrážejí tak evoluci ze společného předka. Díky širokému srovnání budeme mít možnost i lépe pochopit i některé funkce v genomu lidském,“ vysvětluje jeden z cílů projektu dr. Haussler.
Když padají ceny, vědec si mne ruce…
Úkolem projektu Genome 10K je tedy vytvořit něco jako obrovský „virtuální zvěřinec“. Něco takového by však nebylo možné bez nebývalého pokroku v laboratorní technice, kterým věda prošla zejména v posledních 10 letech. Projekt Genome 10K by nejspíše nikdy neodstartoval, nebýt závratné soutěže mezi projektem Human Genome a soukromou firmou Celera Genomics, jejíž laboratoře vedl slavný genetik Craig Venter. Závod mezi nimi, ukončený v roce 2000 Venterovým „vítězstvím“, se týkal toho, komu se rychleji podaří přečíst lidský genom. Ve vědě je přirozeně každá soutěž dobrá a obrovský zájem, který vyvolala, tak ohromně přispěl k rozvoji a zlevnění techniky testování. Ještě v roce 2007 vyšlo kompletní přečtení lidské genetické informace na celé 4 miliony dolarů. V nedávné době však americké Centrum biologického výzkumu GE Global Research oznámilo, že dokáže snížit náklady na přečtení lidského genomu na pouhých 50 000 dolarů! Za těchto podmínek už tvorba genetického zvěřince není jen z říše snů. David Haussler odhaduje, že jeho „pořizovací cena“ by mohla být okolo 50 milionů dolarů.
Mezinárodní vědecké spojenectví
V rámci projektu Projekt Genome 10K by měla být přečtena genetická informace celých 10 000 druhů ze všech 60 000, které dnes podle vědců na planetě žijí. Tak gigantický projekt však neskutečně přesahuje síly jediného vědce či vědeckého týmu. Prvního meetingu na univerzitě v Santa Cruz se v dubnu roku 2009 účastnilo sotva 50 vědců a zdaleka ne všichni byli plně přesvědčení. K listopadu téhož roku jich bylo už 68 a řady G10KCOS (Genome 10K Community of Scientists), jak si sdružení začalo říkat, nejspíše stále porostou. Obrovskou výhodou projektu je totiž společná infrastruktura a systém pro analýzu dat. Do projektu však nebudou zapojeny pouze laboratoře genetiků. Smysl celé práce totiž spočívá v tom, že propojí snahy všech vědců, kteří jsou nějakým způsobem zainteresovaní na výzkumu obratlovců. Své slovo řeknou tedy i paleontologové, etologové, kteří se věnují chování zvířat, chovatelé v zoo a také ochránci přírody. Zmapování genetické rozmanitosti současných druhů by totiž mělo přispět nejen lepšímu poznání minulosti, ale i budoucnosti. Lepší rozeznání klíčových druhů totiž napomůže i lepšímu nasměrování ochranářských snah.
Genetická banka na Špicberkách
Severské ostrovy Špicberky, které spadají pod volnou správu Norska, byly po většinu doby od svého objevení jen vzdálenou rybářskou vartou. Na počátku 20. století zde byla sice otevřena těžba uhlí, ta však v dnešní době už v podstatě skomírá. Před dvěma lety se ale objevil skutečně dobrý důvod pro to, aby se k nim za polární kruh zase jednou stočily zraky celého světa. 26. 2. 2008 zde bylo totiž otevřeno Globální úložiště semen. A co si pod tímto projektem vlastně představit? V jeskyních nedaleko správního centra Špicberk Longyearbyenu, jsou zdarma uchovávána semena nejrůznějších druh rostlin z celého světa. Semena jsou roztříděna do krabic a podchlazena na teplotu mezi -10 až -20 0C. Tato teplota by měla zaručit dokonalé uchování semen po dobu několik stovek let. Úložiště počítá s kapacitou až 2,25 miliardy semen. Smyslem tohoto projektu je vytvořit genetickou zásobárnu pro případ neočekávatelné ekologické katastrofy. Celý projekt sponzorovala norská vláda částkou 45 milionů norských korun, tedy asi 135 milionů korun našich.
Obratlovci a jejich příbuzní
Kmen strunatců patří mezi zhruba 36 živočišných kmenů, které dnes biologové rozlišují. Ačkoliv není ani zdaleka kmenem početně nejbohatším (drtivě vítězí členovci, tedy hmyz, pavoukovci či korýši), patří do něj ti nejznámější a ekologicky či hospodářsky nejvýznamnější živočichové. Základní rys strunatců, tedy elastickou tyčinku – strunu hřbetní, s obratlovci sdílejí i některé méně známé skupiny, jako jsou bezlebeční (mořští kopinatci) či pláštěnci (sumky, salpy a vršenky). Tyto skupiny dnes však spíše živoří ve stínu svých úspěšnějších příbuzných, obratlovců. Dnešní věda rozlišuje mezi obratlovci dvě základní vývojové linie. První z nich jsou kruhoústí (mihule a sliznatky), stavbou stále poměrně jednoduché vodní organismy, které na první pohled malinko připomínají ryby. Pravé ryby jsou však již zástupci druhé z vývojových linií, čelistnatých obratlovců. Nejprimitivnější z dnes žijících skupin jsou mořské paryby (žraloci či rejnoci), následují pravé (paprskoploutvé) ryby a „ryby“ nozdraté (latimérie, bahníci). Nejjednoduššími suchozemci jsou obojživelníci. Úplnými suchozemci, kteří mají zárodky chráněné dalším zárodečným obalem, amnionem, jsou už plazi včetně ptáků a nakonec i savci.
