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 Technika 6.11.2025
Novou metodu umožňující spouštět chemické reakce v živých organismech podle lokální hodnoty pH vyvinul tým vědců z ETH Curych vedený Helmou Wennemers a Athanasiosem Markosem, který působí na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. Tento postup otevírá cestu k přesnější diagnostice a cílené léčbě nádorů či zánětlivých onemocnění. Výsledky výzkumu zaměřeného na vývoj nové bioorthogonální […]
Medicína Objevy 30.10.2025
Vědci z Melbournské univerzity v nové studii mění pohled na neceliakální citlivost na lepek. Podle nejnovějších dat za potíže, které lidé připisují lepku, často může úplně jiná složka potravy, nebo dokonce samotná souhra mozku a střeva. Lepek (gluten) je bílkovina přirozeně obsažená v pšenici, žitu a ječmeni. Pro většinu lidí nepředstavuje problém, ale u části […]
Medicína Objevy 23.10.2025
Už desítky let je jasné, že kouření stojí za drtivou většinou případů rakoviny plic. Nyní se ale objevují důkazy, že svou roli ve vzniku plicních nádorů může hrát nejen to, co člověk vdechuje – ale i to, co máme na talíři. Přestože jídlo nepřichází do přímého kontaktu s plícemi, vědci v nové studii poukazují na […]
Objevy 8.10.2025
Tři vědci – Susumu Kitagawa, Richard Robson a Omar M. Yaghi – si letos rozdělili Nobelovu cenu za chemii. Porota ocenila jejich průkopnický výzkum metalo-organických sítí (MOF) – materiálů, které dokážou chytat plyny, čistit vodu nebo uchovávat energii. Zní to jako magie, ale jde o velmi skutečný příslib pro ekologii i průmysl budoucnosti. Materiál s […]
Objevy Technika 7.10.2025
Letošní Nobelova cena za fyziku byla udělena třem vědcům za průlomový výzkum kvantového chování v elektrických obvodech – konkrétně za ukázání kvantového tunelování a kvantování energie v systémech dostatečně velkých na to, aby je bylo možné držet v ruce. Jejich práce otevírá cestu novým kvantovým technologiím, od výkonnějších počítačů po citlivé senzory. Královská švédská akademie […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
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