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 29.9.2025
V případě podezření na neurodegenerativní onemocnění, jako je demence, se lidé budou moci vyšetřit sami v  prostředí svého domova. K tomu má sloužit speciální aplikace, na jejímž vývoji aktuálně pracují čeští vědci Na projektu nazvaném Telemedicínské samovyšetření řeči a paměti pro rychlou detekci kognitivních poruch metodami strojového učení spolupracují experti ze Západočeské univerzity v Plzni, Fakultní […]
Objevy Technika 25.9.2025
Česká budoucnost netušených výpočtů začala. Na VŠB – Technické univerzitě Ostrava byl slavnostně spuštěn první český kvantový počítač. Jmenuje se VLQ, váží stovky kilogramů, pracuje při teplotě nižší než ve vesmíru – a otevírá zcela novou kapitolu vědy i průmyslu. V Ostravě, ve zdejším národním superpočítačovém centru IT4Innovations, se 23. září 2025 odehrál okamžik, který […]
Medicína Objevy 24.9.2025
Patří k nejpopulárnějším domácím mazlíčkům. Lidem se podobají pestrou škálou vlastností, které je utvářejí a které z každé z nich dělají jedinečnou osobnost. Ovšem je toho více, co mají kočky společného se svými dvounohými majiteli Neurodegenerativní onemocnění mozku, jehož důsledkem je pokles takzvaných kognitivních funkcí jako jsou paměť a schopnost myšlení – to je obávaná […]
Vytvořit alternativu k plastům, jež zatěžují životní prostředí svým tisíce let trvajícím rozkladem, se podařilo vědcům z Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Přesněji řečeno úspěšně vyvinuli biodegradovatelný materiál. Sám jeho název napovídá, že se bude rozkládat mnohem rychleji. Konkrétně pouhé týdny Experti brněnské univerzity dělají z tohoto materiálu tvořeného polysacharidy speciální bio-folie, podobné klasickým […]
Medicína Objevy 3.9.2025
Často propíraným tématem poslední doby je léčba kmenovými buňkami. Jedná se o nediferencované buňky, které je možné získat třeba z tukové tkáně a které mají hojivé schopnosti, jichž lze za určitých okolností úspěšně využívat Jak velký potenciál mají, dokazují aktuální výsledky práce vědců z Masarykovy univerzity v Brně. Kmenové buňky se vyznačují takzvanou autokrinní funkcí, […]
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