Hodiny bez ozubených koleček aneb Proč má žirafa dlouhý krk

Mikroskopičtí „časoměřiči“ v buňkách mohou za to, proč je slon větší než myš, proč má žirafa dlouhý krk, a nejspíš i za to, proč – my lidé – tak dlouho žijeme.

Hodiny bez ozubených koleček aneb Proč má žirafa dlouhý krk
ilustrační foto | Shutterstock.com

Nejbližším příbuzným žirafy je okapi – sudokopytník žijící v pralesích okolo řeky Kongo. Splést si je není možné. Okapi má místo žirafích fleků pruhované nohy, a především mnohem kratší krk. Klasická školní poučka praví, že za délku žirafího krku nemůže větší počet krčních obratlů (žirafa, okapi, myš i člověk jich mají sedm), ale skutečnost, že jsou přerostlé. Méně se už však ví o tom, proč to tak je, byť odpověď je zase velmi jednoduchá: Žirafí obratle rostou déle než ty, které má v krku okapi.

Prestižní vědecký časopis Nature publikoval článek, v němž shrnuje výsledky několika průlomových studií z posledních tří let, které se věnují nepatrným biologickým hodinám ve zvířecích buňkách. Právě ony zřejmě určují velikost těla, délku života a rychlost stárnutí, právě ony nejspíš mohou za to, proč je slon větší než myš, proč má žirafa delší krk než okapi, a dost možná výrazně ovlivnily lidskou evoluci a jsou zodpovědné za náš přerostlý mozek, prodloužené dětství a relativně dlouhý život.

Hodiny z genů a bílkovin

Jeden z týmů, který se věnuje mikroskopickým „časoměřičům“ v našich buňkách, sídlí v Barceloně a vede ho Miki Ebisuya. Její pokusné hodiny postrádají – jak píše Nature – ozubená kolečka i pružiny, protože jsou sestrojeny z genů a bílkovin a „tikají“ ve vrstvičce lidských kmenových buněk vypěstovaných v laboratoři. Nejsou to jediné biologické hodiny, které existují, tyto se v životě člověka (či zvířete) uplatňují v rané embryonální fázi vývoje a pravidelně aktivují a deaktivují geny, což vede k výrobě opakujících se částí těla – třeba obratlů v naší páteři.

Tyto „segmentační“ hodiny studují vědci už od 90. let a všimli si třeba toho, že v případě myší „tikají“ zhruba dvakrát rychleji než u lidí. Konečnou odpověď, proč to tak je, zatím neznáme, ovšem dílčí odpovědi se začínají – hlavně díky kmenovým buňkám – scházet. Zdá se například, že neexistuje žádný řídící gen, který by udával takt – to podle všeho obstarává rychlost rozpadu bílkovin. Základem mikroskopických hodin je sice gen nazvaný Hes7, když ale barcelonský tým vzal lidský gen Hes7 a vložil ho do myší buňky (a obráceně), nepozoroval prakticky žádnou změnu chodu segmentačních hodin. Zaměřil se proto na to, jak tento gen funguje, a zjistil následující: Když je zapnutý, vyrábí stejnojmennou bílkovinu Hes7, ovšem ve chvíli, kdy jí vyrobí dostatek, automaticky se vypne a do chodu se uvede až poté, co se dotyčná bílkovina rozloží. Lidská bílkovina Hes7 je té myší velmi podobná, přesto vědci zjistili, že se rozkládá výrazně pomaleji. Proč to tak je, není za tím úplně jasné.

Rychlý vs. pomalý život

S dalšími pozoruhodnými výsledky přišly v posledních třech letech i jiné týmy než ten barcelonský. Například ze studie vedené vývojovým biologem Jamesem Briscoem z Francis Crick Institute v Londýně plyne, že se rychlejší rozpad myších bílkovin netýká jen segmentačních hodin, ale také jiných buněk – konkrétně motorických neuronů embryí. Logicky se nabízí hypotéza, že se myší bílkoviny obecně rozkládají rychleji než ty lidské a že se tak neděje jen během embryonálního vývoje, ale během celého našeho života. Nejsme zatím tak daleko, abychom to mohli tvrdit, byť lednová studie, kterou vedl Sina Ghaemmaghami z University of Rochester v New Yorku, naznačila mnohé. Studie se zabývala vznikem a zánikem bílkovin v kožních buňkách 12 savců – od zlatého křečka (žije zhruba čtyři roky) po velrybu grónskou (dožívá se až 200 let) – a plyne z ní, že existuje silná obrácená korelace mezi délkou života a rychlostí obměny bílkovin: u déle žijících zvířat je obměna pomalejší, u krátce žijících naopak rychlejší.

Tím jsme se dostali k základní otázce, která zní, jestli se celá věc má tak, že déle žijící zvířata prostě „běží“ na biochemické úrovni pomaleji. Zdá se, že ano, ale vědci jsou zatím opatrní. Ghaemmaghami říká, že „jde o otázku za milion dolarů“, Ebisuya sice míní, že chemické reakce jsou klíčem k výše popsaným mezidruhových rozdílům, ale generalizovat se zatím bojí. A vlastně ani není jasné, co je příčina a co je následek: Žijí zvířata déle kvůli pomalejšímu cyklu bílkovin, nebo žijí déle, a tak mají pomalejší cyklus výměny bílkovin? 

Odpověď zatím neznáme, ale zdá se, že už jsme blízko.

Týdeník hrot

  • Jak se lepí díra po covidu
  • Judista mezi jurtami
Objednat nyní