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
Medicína Objevy 14.8.2025
Vědci z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) představili výsledky přelomového výzkumu v oblasti doplňků stravy. Nově vyvinutý produkt využívá moderní lipozomální technologii, která umožňuje několikanásobně vyšší vstřebatelnost účinných látek v porovnání s běžně dostupnými formami vitamínů a rostlinných extraktů. Lipozomální forma je zásadní inovací pro celou oblast výživy a funkčních potravin. Umožňuje účinné látky […]
Temná hmota tvoří podle odhadů více než 80 % hmoty ve vesmíru, badatelům však stále úspěšně uniká. Vědci z izraelského Weizmannova institutu věd nyní představili nový způsob, jak by se dala polapit, přičemž hodlají využít jaderné hodiny založené na izotopu thoria-229. Tento prvek má totiž jedinečnou vlastnost: jeho jádro lze takříkajíc rozkývat laserem, což umožňuje […]
Recyklují solární panely, obnovují mokřady, zachraňují půdu a jejich pozornost míří do vesmíru s cílem uklidit nepořádek, který po sobě lidstvo zanechává. Finalisté letošního ročníku soutěže E.ON Energy Globe dokazují, že udržitelnost má mnoho podob – a že inspirativní projekty vznikají i v malých českých městech, na polích či ve školních laboratořích. Hlasovat o ten […]
Objevy Technika 7.8.2025
Česko vstupuje do elitního klubu zemí vyvíjejících jaderné technologie pro vesmír – a mohlo by se stát světovým lídrem díky mikroreaktoru RAVEN, který právě vzniká v laboratořích ČVUT a firem Stellar Nuclear a UJP Praha.   RAVEN je unikátní tím, že bude sloužit nejen jako zdroj energie pro pohon pro meziplanetární lety, ale po přistání se promění […]
Psal se rok 1965 a lidstvo poprvé pohlédlo na tvář cizí planety. Sonda Mariner 4 poslala na Zemi historicky první snímek Marsu zblízka. Co tehdy vědci viděli? A proč to bylo překvapivé i trochu zklamání? Představte si to: červenec 1965, Amerika je ponořená do závodů o vesmír. Po sérii neúspěchů se americká NASA odhodlala poslat […]
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