Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Spory kolem genového inženýrství 4

Ve vývojové linii k člověku vzrůstá nezávislost na vnějších podmínkách
 |  7. 8. 2008
 |  Vesmír 87, 508, 2008/8
 |  Seriál: Genové inženýrství, 4. díl (PředchozíNásledující)

Vedle člověka, který byl stvořen jako „pán tvorstva“, existuje ještě druhá varianta, Homo sapiens sapiens – současný člověk moudrý nebo snad raději rozumný. Druhou roli objevil pro člověka Darwin svou vývojovou teorií (r. 1859), podle níž člověk nebyl stvořen, ale vyvinul se z opice. Mimochodem víra ve zvířecí původ člověka se již mnohem dříve objevila v mýtech, ne ovšem křesťanských, a naopak nejen křesťanství v užším slova smyslu, ale např. i judaizmus a islám sdílejí víru ve stvoření člověka jediným, byť poněkud odlišně pojímaným Bohem.

Darwinovo učení nás zavěsilo do sítě fylogenetických (o vzniku druhů vypovídajících) vztahů, které jsou znázorněny obrazem bohatě větveného stromu poznání, jakési pinie, jejímž vertikálním rozměrem je čas. Na koncích větví jsou vizitky druhů žijících v současnosti. Jeden výhonek je náš. Analýza vývoje druhů nám dovoluje srovnávat vlastnosti druhů na jednotlivých větvích, a odhalit tak vývojové tendence klíčových vlastností, které zlepšovaly šance jedinců vznikajících druhů obstát lépe v boji proti nepřízni prostředí. Ve vývojové linii směřující k člověku se dlouhodobě objevují jako klíčové ty změny, jež zvyšují nezávislost na vnějším prostředí. Uveďme si několik příkladů:

Již asi před 450–680 miliony let vznikly mnohobuněčné organizmy. Předzvěstí této události bylo vytváření buněčných shluků, kolonií či vrstev. Hlavním pokrokem bylo, že se část buněk ukryla před přímým účinkem vnějšího prostředí uvnitř objemnějšího celku, v němž panují podmínky odlišné, určené do značné míry sousedícími buňkami. Povrchových buněk, které jsou vystaveny vlivu vnějšího prostředí, je mnohem méně než buněk vnitřních. Taková výstavba je kromě toho základem pro pozdější dělbu práce mezi tkáněmi, respektive orgány uvnitř většího celku.

Později se uvnitř mnohobuněčných celků začaly nastavovat regulované vnitřní podmínky, například teplota. Se základními prvky termoregulace se setkáváme již u některých plazů asi před 250 miliony let. Zavedení termoregulace mělo pro své nositele řadu výhod, a to jak na molekulární úrovni, tak na úrovni buňky nebo celého organizmu. Se snižováním teploty se totiž biochemické reakce většinou nerovnoměrně zpomalují. Změna teploty tedy nejen ovlivňuje pohotovost k akcím, ale také vyvolává nerovnováhu mezi jednotlivými pochody. Udržování teploty okolo jednotné hodnoty snižuje závislost na okolí a pomáhá nastavit a udržovat uvnitř organizmu vyvážený stav. A navíc „teplokrevný“ živočich při snížené teplotě okolí snadno uloví „chladnokrevného“, který za těchto podmínek reaguje zpomaleně. Krom toho termoregulace dovoluje osídlovat chladnější kraje a odolávat výkyvům teplot.

Další pokrokové inovace se týkaly například mláďat. Ryby, až na vzácné výjimky, kladou do vody miliony jiker a nestarají se ani o oplodněné jikry, ani o líhnoucí se potěr. Obojživelníci se v tomto směru od ryb prakticky neliší. U plazů se již setkáváme s podstatným snížením počtu vajíček, kladených většinou na souši. Struktura jejich vajíček je významně zdokonalená. Proti vysychání a mechanickému poškození je chrání kožovitý obal, obsahují vnitřní vodní nádržku (amnion) a jakýsi vnitřní „nočník“ na odpadní látky (alantois). Navíc někteří plazi již o vajíčka i mláďata pečují. Ptáci mají na vajíčkách dokonce skořápku a vyhřívají je v hnízdech, krmí mláďata a starají se o ně. Až potud se embrya vyvíjejí mimo matčino tělo, teprve u savců se vajíčka vyvíjejí uvnitř jejího těla. U vývojově pokročilejších savců, placentálů, je embryo vyživováno přes placentu, která je membránovým výměníkem mezi krevním oběhem matky a plodu. Po narození matka o potomstvo pečuje a krmí je dlouho výměšky svých žláz. Ve vývoji se tudíž postupně zlepšuje péče o potomstvo tak, že v období největší citlivosti na vnější podmínky jsou mláďata stále dokonaleji a dokonaleji chráněna a stávají se tak méně závislými na prostředí.

Důležitá jsou také zdokonalení obrany vůči okolním organizmům. Opravdu účinná obrana vůči virovým, bakteriálním a jiným infekcím, a dokonce i vůči vlastním rakovinným buňkám, se objevuje až u savců a ptáků. Ti již mají imunitní systém. Není pochyb o tom, že imunitní systém zvyšuje nezávislost organizmů na vnějším prostředí, do kterého patří i obklíčení dalšími druhy organizmů.

Porovnání genetických informací šimpanze a člověka odhalilo, že rozdíly mezi nimi jsou menší než rozdíly mezi lidoopy navzájem, i když se vlastnosti člověka od šimpanze a ostatních lidoopů na první pohled liší. Jareda Diamonda to dokonce inspirovalo k tomu, že svou knihu věnovanou nejnovějším poznatkům o člověku nazval „Třetí šimpanz“. Mezi molekulárními biology tato výzva odstartovala závod směřující k zodpovězení otázky: Jak tyto malé rozdíly mezi genomy mohly vyvolat tak bouřlivý rozvoj specificky lidských vlastností, které člověka od všech ostatních organizmů včetně šimpanze tak vzdálily a jsou odpovědné za současný biologický úspěch druhu Homo sapiens sapiens? Mezi mnoha biologickými vlastnostmi, kterými se člověk od primátů liší, jsou nesporně nejdůležitější rozdíly v relativní velikosti mozku vzhledem k tělu a v návaznosti na to rozdíly v úrovni myšlení. Tato rozlišení byla odstartována zřejmě až po prvotním zeslabení žvýkacích svalů u lidských předků v souvislosti s mutací v jednom z genů pro svalový protein myozin. Zmíněná mutace sice původně naše předky znevýhodnila, ale nakonec pravděpodobně vedla k zvětšení mozkovny a k následnému zvětšení mozkové hmoty.

Cesta k dalšímu rozvoji struktury a činnosti mozku se otevřela. Pochopení genetické podmíněnosti následujících změn je zatím v plenkách. Dosavadní genetická analýza rozdílů mezi genomy primátů a člověka však naznačuje (např. objev změn v HAR1F – human accelerated region), že rozdíly je třeba hledat nejen v genech kódujících proteiny, ale i v genech kódujících RNA, a dokonce i v úsecích hrajících roli v regulaci genové exprese a jiných nekódujících úsecích, které jsme dosud považovali za pouhé výplně nebo za informační smetiště a historický odpad. Nikdo dnes již nepochybuje o tom, že myšlení nám umožňuje analyzovat vlivy prostředí a smysluplně jednat tak, abychom se úspěšně vyhnuli problémům. A tudy vede cesta k pochopení toho, že genové inženýrství jako produkt kulturního rozvoje je součástí stejného směřování, kterým se ubírala biologická evoluce na větvi končící člověkem.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Genetika

O autorovi

Vladimír Vondrejs

Doc. RNDr. Vladimír Vondrejs, CSc., (*1937) vystudoval chemii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Na několika vysokých školách v Čechách a na Slovensku zaváděl výuku molekulární biologie. Na katedře genetiky a mikrobiologie PřF UK zavedl genové inženýrství. Postupně se věnoval výzkumu buněčného cyklu, rozvoji metod genových modifikací a reparaci DNA u mikroorganismů. S velkým zaujetím se ve volném čase věnuje malování a sochaření.

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné