Strom veškerenstva proteomickým kukátkem

Jedna ze základních otázek biologie je, jak se tu vzala ta spousta živáčků v takové rozmanitosti. Odpovědi se snažíme dobrat nejrůznějšími způsoby. Nejrozšířenější je fylogenetika – jako bychom porovnávali kuchařky podle ingrediencí použitých v receptech. Kuchařky ale můžeme hodnotit i podle toho, jak jsou napsány. Přesně takový způsob zvolili J. J. Choi a S.-H. Kim z Kalifornské univerzity v Berkeley. Vzali obrovskou matici organismů všech hlavních vývojových linií a zkusili na jejich genomy (kompletní sady genů), transkriptomy (vše, co se přepisuje do mRNA) a proteomy (všechny bílkoviny) aplikovat metodu užívanou v lingvistice. Právě proteiny, které fylogenetika užívá nejméně, vykázaly v analýzách největší stabilitu a poskytly nový náhled na příbuzenské vztahy veškerenstva.

Smysluplnost analýzy dokládá vykreslení vztahů na nižší hierarchické úrovni. Např. ptáci se řadí slušně vedle krokodýlů a želv, společně tvoří linii s ještěry a hady a všichni jsou spolu se savci sesterskou skupinou obojživelníků a společně ryb. Podobné je to i v linii vedoucí k rostlinám, kde se nejdříve oddělují ruduchy, pak zelené řasy, mechy, kapradiny a na závěr nahosemenné rostliny od krytosemenných. Všichni živočichové, rostliny, houby a jim příbuzné jednobuněčné organismy jsou seskupeny pod hlavičkou Eukaryota (organismů s pravým buněčným jádrem a chromozomy), všechny bakterie pod Bacteria a všechna archea pod Archea. Pomineme drobné odlišnosti, které mohou pramenit z nedostatečného počtu reprezentantů jednotlivých evolučních linií. Podstatné je, že metoda pojí Archea a Bacteria do jedné skupiny Prokarya/Akarya. To by znamenalo, že my, organismy s pravými buněčnými jádry a vysoce strukturovanou buňkou, jsme něco úplně jiného než taková ta drobotina, která není pořádně vidět ani pod světelným mikroskopem. A také že úsvit života na Zemi byl asi mnohem zajímavější, než jsme si mysleli, a dosavadní hledání našeho prapředka mezi dávnými Archei bylo mylné.

To ostatně naznačuje i práce Estrada a Oliveberga, jež zkoumá proteiny organismů s ohledem na distribuci jejich povrchových struktur. Nezajímá se tedy o to, nač bychom se zaměřili primárně, tj. funkční skupiny, které něco dělají, ale na vše kolem, co pomáhá proteinům fungovat v prostředí buňky. I takto se organismy řadí k sobě na základě příbuznosti. Možnosti současné výpočetní techniky nám pomáhají doplňovat a zpřesňovat evoluci organismů i z informací, které bychom ještě před pár lety nechali ležet ladem.

Choi J. J., Kim S.-H.: PNAS, 2022, DOI: 10.1073/pnas.1915766117