Domů     Objevy
Duplikace genomu u rostlin: Skrytá genetická zátěž i evoluční výhoda
Jan Zelenka 14.8.2025
Fig. 1 Řeřišničník píšečný (Arabidopsis arenosa) je modelový druh, který se přirozeně vyskytuje ve dvou variantách lišících se počtem chromozomových sad. 

Představte si, že by se rostlina jednou ráno probudila a zjistila, že má svůj genetický manuál celý dvakrát. Přesně to se občas v přírodě stane – a podle nového výzkumu to může být pro druhy vstupenka k větší rozmanitosti, ale i k neviditelnému břemenu mutací.

Duplikace celého genomu je zásadní genetická událost, která zanechává hluboké stopy v evoluci rostlin. Nový výzkum u druhu Arabidopsis arenosa (řeřišničníku písečného) odhaluje, že zdvojení genomu nejen zvyšuje genetickou variabilitu, ale také umožňuje skryté hromadění mutací, které mohou ovlivnit adaptaci druhů v čase.

Mezi hlavní autory právě publikované studie patří Jakub Vlček a Filip Kolář z katedry botaniky Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

Dvakrát tolik

Duplikace celého genomu, tedy vzácná mutace, která zdvojnásobuje celý genom, je rozšířená u rostlin, zejména u hlavních plodin, jako jsou pšenice, brambory a cukr. Předpokládá se, že díky těmto „dvojitým genomům“ mohou rostliny dorůstat větších rozměrů nebo se lépe přizpůsobovat výzvám prostředí.

Duplikace genomu se někdy vyskytuje i u zvířat, můžeme ji najít zejména u některých metastatických rakovinných buněk, kde je spojována s šířením rakoviny. Navzdory svému společenskému i ekonomickému významu zůstávají důsledky této zásadní změny v přírodních populacích stále málo známé.

Chromozomy polyploidní Arabidopsis, jedince, který prošel přirozenou duplikací genomu.

Dalekosáhlé změny

Autoři studie analyzovali sekvence DNA z celých genomů u více než 600 divokých rostlin řeřišničníku písečného (Arabidopsis arenosa). Pomocí nových sekvenačních technologií a počítačových simulací zjistili, že duplikace genomu má zásadní vliv na genomovou diverzitu.

Ukázali, že duplikace genomu zvyšuje variabilitu nejen prostřednictvím bodových mutací (např. změnami jednoho písmene v sekvenci DNA), ale také prostřednictvím rozsáhlých změn, jako jsou vkládání či ztráty velkých úseků DNA, či přeskupování částí chromozomů.

Zásadním zjištěním je, že duplikace celého genomu nejen zdvojnásobuje množství DNA v buňce, ale také maskuje škodlivé účinky mnoha mutací, což jim umožňuje přetrvávat a hromadit se, skryté v genomu,“ popisují autoři studie.

Hromadění této skryté „genetické zátěže“ je dynamický proces, který se odehrává v průběhu času a silně závisí na tom, před jak dlouhou dobou k duplikaci genomu došlo. Tato skrytá zátěž může následně ovlivňovat (většinou omezovat ale někdy i zvyšovat) potenciál rostliny k adaptaci.

Například u ohrožených druhů nebo plodin to může být v kontextu aktuálně se měnícího klimatu zásadní faktor.

Častá polyploidie

Genetická variabilita pohání evoluci, a proto odhalení toho, jak celogenomová duplikace tuto variabilitu formuje, poskytuje zásadní poznatky o mechanismech adaptace. A protože polyploidie je obzvláště častá u rostlin, včetně mnoha našich nejdůležitějších plodin, mají tyto poznatky důležité důsledky pro šlechtění plodin a odolnost v měnícím se světě.

Tato práce pomáhá objasnit, jak duplikace genomu mění evoluční potenciál druhů, s potenciálním významem daleko přesahujícím modelový druh Arabidopsis arenosa.

Foto: Jan Martínek, T. Mandáková
Zdroje informací: Odkaz na studii: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2501739122
Související články
Objevy Příroda 18.12.2025
Filip Hrbáček z Masarykovy univerzity získal prestižní grant ERC-CZ na výzkum, který může změnit naše chápání klimatických změn v polárních oblastech. Jeho projekt SEAL zkoumá, jak půdní vlhkost ovlivňuje stabilitu permafrostu a život v rychle se měnícím prostředí severní Antarktidy. Antarktický poloostrov se v posledních desetiletích ohřívá rychlostí, která vědcům nahání vrásky. Od poloviny 20. […]
Objevy Příroda 18.12.2025
Mohlo by se zdát, že v hustě osídleném území metropole už přírodovědce nic nepřekvapí. Přesto se ukazuje, že i v Praze se stále dají objevit druhy, které dosud nebyly z České republiky známy. Nedávné průzkumy vědců Botanického ústavu AV ČR ve dvou pražských přírodních památkách – v Kalvárii v Motole a Oboře Hvězda – přinesly […]
Objevy Technika 17.12.2025
Na začátku přelomového objevu byl výzkum odborníků z Katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity Nileshe Kumara, Miroslava Kolose a Františka Karlického, který se týkal dvou takzvaných dvourozměrných materiálů. Šlo o borid fosforu a diselenid chromu. Spojení těchto dvou materiálů, respektive ultratenkých vrstev, dokázalo zefektivnit jejich unikátní vlastnosti – zejména s ohledem na to, že odborníci […]
Medicína Objevy 15.12.2025
Alkohol škodí zdraví – to je známá věc. Při metabolickém procesu v játrech z něj vzniká acetaldehyd. O něm se dá říct ledacos, ale určitě ne to, že je nám prospěšný. Koneckonců jde o toxickou látku. Tělo se s ním musí nějak vypořádat a svým způsobem po něm uklidit. Tým odborníků z Ústavu organické chemie […]
Objevy Příroda 4.12.2025
Tým vědců z Biologického centra Akademie věd ČR přinesl nové zásadní poznatky o tom, jak probíhá první fáze infekce lymské boreliózy těsně po přenosu z klíštěte. Pomocí pokročilé elektronové mikroskopie získali vůbec nejdetailnější pohled na to, jak se bakterie rodu Borrelia dostává z místa klíštěcího kousnutí do cév. Českobudějovičtí vědci objevili dosud neznámé mechanismy chování borelií […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz