Čeští vědci odhalují tajemství dlouhověkosti rostlin

Rostliny některých druhů žijí i tisíce let. Jak je možné, že u nich nedochází k masivním mutacím, které by způsobovaly rychlejší stárnutí a zásadní změnu genomu? Čeští vědci přišli na to, že délka života rostlin má na výskyt mutací podstatně menší vliv, než se předpokládalo.

plant 1 Na počátku každého živého organismu stojí jediná buňka. Prvotní buňka se postupně dělí a dalším a dalším dělením vznikají jednotlivé orgány, až je utvořen jedinec jako takový.

Při dělení jsou však buňky náchylné k mutacím. Měla by platit přímá úměra, čím déle organismus žije, tím více mutací by měla jeho DNA vykazovat. Jenomže to platí jen u živočichů, u rostlin nikoliv.

Zatímco dožít se sta let je u lidí stále spíše výjimečná záležitost, pro stromy jde o věk zcela normální. Staří mnohých velikánů se počítá dokonce v tisíciletích. Některé rostly už v dobách, kdy se ve starém Egyptě stavěly první pyramidy.

Otázkou, jak rostlinné buňky chrání genetickou informaci, se biologové zabývají už řadu let. Co vězí za odolností rostlin vůči mutacím, zkoumá také výzkumných tým složený z vědců z institutu CEITEC Masarykovy univerzity a vídeňského Gregor Mendel Institutu.

Právě jim se podařilo přijít s relevantními výsledky.

U živočichů se v časném stádiu embryonálního vývoje odděluje linie pohlavních buněk, tj. zárodečná linie, ze kterých vznikne nový jedince. Buňky zárodeční linie přenášejí genetickou informaci do další generace.

Změny, které nastanou v ostatních buňkách (somatických) na další generaci vliv mít nebudou. Rostlin to mají s konceptem oddělené zárodečné a somatické linie buněk úplně jinak.

Vysvětlení přináší biolog Karel Říha, který působí v institutu CEITEC MU jako vedoucí laboratoře molekulární biologie rostlin: „U rostlin oddělená zárodečná linie neexistuje, jejich orgány vznikají až v postembryonálním vývoji, tedy během růstu rostliny.

Jejich buňky by tak měly být zatížené velkým počtem mutací, které se přenášejí do dalších generací, ale to se nepotvrdilo.“

Jednou z hlavních vlastností rostlin je růst. Mohlo by se jednat i o jejich životní cíl, ale o motivaci rostlin můžeme spekulovat jen těžko. Co však víme, je skutečnost, že rostliny rostou díky nepřetržitému dělení malého počtu takzvaných meristematických buněk (tzv. meristém).

Jedná se de facto o obdobu kmenových buněk živočichů. Jejich shluky se nacházejí na vrcholcích stonků, v poupatech a špičkách kořenů. Z těchto buněk se skládají květy, listy, větve či kmeny. Jenomže dělení buněk přeci zákonitě musí doprovázet vznik náhodných mutací.

Tím pádem by se například měly větve sekvoje, které vyrostly v rozmezí několika staletí, značně geneticky lišit.rihaŘíha s kolegy se pustili do výzkumu a řadou experimentů potvrdili, že část meristematických buněk rostlin se během jejich života dělí jen málo.

„Pro zjištění počtu buněčných dělení během životního cyklu rostlin jsme využili vlastnosti struktur zvaných telomery,“ začal přibližovat podrobnosti výzkumu Říha. Telomery tvoří konce chromozomů nesoucích DNA organismu.

Jejich úlohou je ochrana chromozomů. Při běžném buněčném dělení se telomery vždy zkrátí o přesně vymezenou část.

„Změřili jsme telomery u rodičovské rostliny a poté u jejích potomků, a odhadli tak poměrně přesně počet dělení v linii buněk, která pokračuje do další generace,“ doplnil Říha.

Bylo prokázáno, že prodloužení života rostlin výrazně nezvyšuje mutační zátěž přenášenou na potomky. U člověka je tomu naopak. Mutace v zárodečné linii buněk se zvyšují s věkem otce.

Říhu k tomuto experimentování před lety přimělo zjištění, že telomery se během života rostliny zkracují jen minimálně. Porovnával tehdy délku telelomer v nových a starých listech. K jeho překvapení byly dlouhé úplně stejně.

Začal tak pátrat po mechanismu, díky kterému dokáže rostlina jednak uchovat stejnou genetickou informaci pro své potomky, jednak se bránit vysokému počtu mutací i během jejího samotného růstu. Spolu se svými kolegy odhalili, že meristém se skládá z více typů buněk, přičemž jeden z nich se dělí jen velice pomalu, tj.

v dlouhých intervalech. Vědci předpokládají, že právě tyto buňky tvoří jakýsi rezervoár, ze kterého se odvozují buňky dělící se naopak rychle. Jedná se o tzv. periferní buňky, které slouží jako stavební kámen k tvorbě všech orgánů rostliny.

Zmíněný mechanismus je zárukou toho, že jednou za čas dojde k obnově původní DNA rostliny. Současně je také zabráněno tvorbě a rozšíření mutací, což je základní předpoklad dlouhověkosti rostlin.husenicek Vědce zajímala ještě jedna otázka.

A sice, zda má délka života vliv na počet buněčných dělení a tím pádem i vznik nových mutací. Za pokusnou rostlinu jim posloužil huseníček rolní (Arabidopsis thaliana). Krytosemenná rostlina z čeledi brukvovitých (Brassicaceae) je ke genetickým experimentům využívána poměrně hojně.

Může za to její krátký reprodukční cyklus a dobře zmapovaný genom.

Za účelem experimentu prodloužili výzkumníci délku života z obvyklých dvou měsíců na půl roku. Zatímco doba jejich růstu byla téměř trojnásobná a objem vytvořených listů dokonce desetinásobný, tak rozdíl v počtu buněčných dělení byl naprosto minimální.

„Dvouměsíční huseníček potřeboval v průměru 34 a půlroční pak 39 dělení na generaci,“ prozradil Říha. Experiment tak ukázal nezávislost počtu dělení na délce života rostliny.

Rubriky:  Příroda Zajímavosti
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Poznejte život netopýrů zblízka

Poznejte život netopýrů zblízka

Mezinárodní noc pro netopýry proběhne letos již po čtyřiadvacáté. Tradiční...
Charakter rašelinišť se mění 

Charakter rašelinišť se mění 

V současnosti pokrývají rašeliniště zhruba 3 % zemského povrchu. Také obsahují nejméně...
Skrytá stránka černobylských hub: Budou nás chránit před kosmických zářením?

Skrytá stránka černobylských hub: Budou...

Houby rostoucí kousek od nechvalně proslulé jaderné elektrárny Černobyl možná...
Jak se pohybují spermie?

Jak se pohybují spermie?

Do nedávné doby vědci přesně věděli, jak se pohybují spermie v...
Co zabilo slony?

Co zabilo slony?

Pro vědce byla nedávná smrt stovek slonů v africké Botswaně záhadou. Nyní se však zdá,...
Mechanické ploty nebo elektřina?

Mechanické ploty nebo elektřina?

Desítky tisíc až statisíce kaprovitých ryb ročně táhnou z nádrže Lipno do horní...
Digitální ilustrace zachycující přírodu

Digitální ilustrace zachycující...

Jak lze vytvářet ilustrace divoké přírody pomocí technologií, ukazuje nová...
Zvířata ohrožená ohněm

Zvířata ohrožená ohněm

Na přelomu roku 2019 a 2020 zasáhly Austrálii ničivé požáry, které měly...
Psilocybinem proti depresím

Psilocybinem proti depresím

S poněkud nevšedním nápadem, jak léčit deprese, přišli v nedávné době čeští vědci....
Výzkum podmořského světa stále láká

Výzkum podmořského světa stále láká

Vědci mají v plánu v hlubinách Karibského moře zbudovat obří výzkumnou...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Freddie Mercury: Svou nemoc tají ze všech sil

Freddie Mercury: Svou nemoc tají...

Pomalu se ztrácí před očima a uzavírá se do sebe, přesto nikdo netuší,...
Velký požár Smyrny 1922: Založí ho sami turečtí vojáci?

Velký požár Smyrny 1922: Založí ho...

Píše se rok 1922 a v Malé Asii zuří válka mezi Turky a Řeky. Metropolitní město...
Ruce do kuchyně navíc: Uválí vám těsto a připraví stovky jídel!

Ruce do kuchyně navíc: Uválí vám...

Nová kuchyňská linka, nad niž ze stropu sestupují dvě dokonale tvarované umělé...
Nejtajuplnější američtí miliardáři: Od sýpky s obilím k pohádkovému bohatství

Nejtajuplnější američtí miliardáři:...

Společnost Cargill je celosvětovým pojmem. Vždyť je to největší americká...
Záhada Alexandrijské knihovny: Zničil ji Caesar, anebo vyhořela do základů?

Záhada Alexandrijské knihovny:...

Alexandrijská knihovna patřila mezi nejvýznamnější centra vzdělanosti...
Vytetovaná slza pod okem: Jaká tetování vás dostanou do problémů?

Vytetovaná slza pod okem: Jaká...

Tetování je mezi lidmi stále více a více populární a doby, kdy tetování znamenalo...
Spolčení s ďáblem: Nacistické know-how ve službách studené války!

Spolčení s ďáblem: Nacistické...

Když Spojenci zkoumali po vyhrané válce na jaře 1945 vojenská zařízení na území...
Znáte 10 největších siláků živočišné říše?  

Znáte 10 největších siláků živočišné...

Jsou nejsilnější sloni, nebo gorily? Pokud jde o nejsilnější zástupce zvířecí...
Kde se originálně ubytovat v ČR?

Kde se originálně ubytovat v ČR?

Léto, prázdniny a s nimi spojená letní dovolená. Ukážeme...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.