Malí červíci háďátka dokážou předat varování před smrtící bakterií svým ještě nenarozeným potomkům

Potomci zplození červíky, kteří přežili smrtící infekci, se bakteriím Pseudomonas aeruginosa vyhýbají už při prvním střetu. Rodiče jim dali do vínku ostrou averzi k těmto mikrobům. Odpor v dalších pokoleních slábne a pátá generace se už zase nechá nebezpečnou bakterií napálit. Červíci přitom nepředávají potomkům výstrahu vůči všem nebezpečným mikrobům. Rodiče se například naučí vyhýbat se smrtící bakterii Serratia marcescens, ale jejich potomci ji snědí zcela bez zábran a nakazí se. Pokud však přežijí, vypěstují si vlastní averzi.

Americký tým Ryana Baugha z Duke University už dříve pozoroval, že červíci vystavení stresu plodí potomstvo, které je vůči nepříznivým vlivům odolnější. V případě odporu k bakteriím Pseudomonas aeruginosa ale přebírají potomci od rodičů konkrétní naučenou dovednost. Je to, jako kdyby se jedna generace naučila násobilku a další čtyři pokolení ji ovládala bez učení. Tým Coleen Murphyové z Princeton University objasnil podivuhodný fenomén ve studii zveřejněné vědeckým časopisem Cell.

Nespolehlivá „dědičnost“

Za „zděděným“ poučením z nákazy bakterií Pseudomonas aeruginosa se skrývá zvláštní adaptační mechanismus s názvem epigenetická transgenerační dědičnost. Infikované háďátko vstřebává ve střevě malé molekuly ribonukleové kyseliny produkované trávenou bakterií. Ty spustí v těle červíka signál, který dorazí do nervových buněk a zařídí tam averzi vůči bakterii. Signál pronikne i do pohlavních buněk a jejich prostřednictvím se dostane do organismu potomků. Také v nich změní aktivitu neuronů a také u nich se dostane až do pohlavních buněk. Signál v každém pokolení slábne, až u páté generace zcela vyhasne. Podstatu signálu, který spouští v těle červíků nákaza touto bakterií, výzkum v současné fázi zatím nedokáže objasnit.

„Nelze to označit za dědičnost, protože s každou generací, která schopnost získá, tato schopnost zároveň slábne. Je to dědičnost zatížená velkou dávkou nespolehlivosti,“ komentoval studii v rozhovoru pro server Gizmodo genetik Ben Lehner, působící na Barcelona Institute of Science and Technology.

Další studie týmu Coleen Murphyové, publikovaná nedávno rovněž ve vědeckém časopise Cell, ukazuje, že červíci nevarují před bakterií Pseudomonas aeruginosa jen své potomky, ale také sousedy. „Zjistili jsme, že když se háďátko naučí vyhýbat bakterii, stačí, abychom vzali živnou půdu, na níž se pohybovalo, a vypustili na ni červíky, kteří se s bakterií nikdy nestřetli. Tihle červíci se pak naučí nebezpečné bakterii vyhýbat,“ popisuje Coleen Murphyová nový objev v tiskové zprávě Princeton University.

Pozoruhodné na tom je, že i červíci, kteří byli tímto způsobem vyškoleni k opatrnosti vůči bakterii Pseudomonas aeruginosa, předávají získanou averzi až do čtvrtého kolene. Zjevně se tu projevuje stejný mechanismus, jaký vstupuje do hry, když červík sám infekci překoná. Murphyová a její spolupracovníci zjistili, že jako varovný signál slouží takzvaný skákající gen čili transpozon, drobná sekvence DNA, která dokáže v genomu měnit své umístění.

Transpozon je tak sice součástí dědičné informace červíka, ale v mnoha ohledech se chová jako virus. Molekuly kyseliny ribonukleové z bakterie Pseudomonas aeruginosa probudí úsek dědičné informace červíka s transpozonem k životu a ten spustí tvorbu částic podobných skutečnému viru. Tyto částice tvoří podstatu záhadného signálu. Pronikají do neuronů a pohlavních buněk nakaženého červíka a dostávají se také do okolního prostředí, kde se s nimi potkají další červíci. I těm pak skákající gen poznamená funkci neuronů a pohlavních buněk.

Červíci, savci, lidé

O klíčové roli transpozonu svědčí výsledek experimentu, ve kterém vědci vymazali háďátkům metodami genového inženýrství z dědičné informace úsek se skákajícím genem. Tito červíci se už nedokázali poučit ze střetu s nebezpečnou bakterií, nepředali tuto schopnost potomkům a nedokázali ani varovat ostatní červíky. „Je to hodně provokativní objev. Jde o další ukázku toho, že molekuly kyseliny ribonukleové působí jako signál ovlivňující chování potomků i současníků,“ reagoval na studii týmu Coleen Murphyové americký genetik Craig Mello z University of Massachusetts, který získal v roce 2006 spolu s Andrewem Firem Nobelovu cenu právě za výzkum netradičních rolí kyseliny ribonukleové.

V subsaharské Africe ochrání děti před malárií nová vakcína

15. 10. 2021 ▪ 5 min. čtení

Přenos změn chování z rodičů na potomky prostřednictvím molekul kyseliny ribonukleové uložené do pohlavních buněk byl popsán i u savců. Tým Tracy Baleové z University of Pennsylvania zjistil, že myšáci vystavení stresu plodí mláďata, která mají oslabenou reakci na stresovou zátěž. Instrukci k této změně chování dostávají potomci od otce právě v podobě molekul kyseliny ribonukleové uložených ve spermiích.

Studie týmu Larryho Feiga z bostonské Tufts University ovšem ukázala, že muži, kteří byli v dětství vystaveni silnému stresu, mají ve spermiích pozměněné spektrum molekul kyseliny ribonukleové podobně jako vystresovaní myšáci. Podivná dědičnost dopadů nejrůznějších událostí se tak zjevně netýká jen mikroskopických červíků. Nelze vyloučit, že i lidé dědí následky neblahých zážitků několika generací svých předků.