O dědičnosti následků poranění

1895: […] Jak účinkují změny životní, které jen povrchně na živočichy a rostliny působí, nebo krátce řečeno, jak působí vlivy povrchní? Weismann a jeho škola popírá naprosto, že by se změny povrchní děditi mohly. Popírá, že by labutí krk se byl vytvořil gymnastikou krku, protože napínání krku není momentem, působícím hluboko v ústrojnosť zvířecí. 

Leč Lamarck a Darwin a celá řada jich přivrženců zastávají opak tvrdíce, že také nevrozené vlastnosti vůbec, ať jsou vyvolány povrchním nebo hlubokým působením, mohou se děditi, ano i rychle děditi tak, že mohou vystoupiti již bezprostředně u prvých mláďat anebo později.

Máme tu dvě příkře oproti sobě stojící tvrzení. Které učení spočívá na pravdě? 

[...] Za důkaz se uvádí následující pozorování: Matka, jež si roztříštila prst, měla dceru, kteráž měla týž prst, na téže ruce jako matka nepravidelný. 

Otec, jenž utrpěl na obou palcích rukou oznobeniny, měl syny, již jevili podobné změny jako otec a i synové těchto měli taktéž nepravidelné palce. Voják, jenž 15 let před svým sňatkem pozbyl hnisáním oka, měl 2 syny, již se vyznačovali velmi nápadně malýma očima. Podobné změny byly zjištěny též u zvířat. Tři telata z krávy, jež ztratila hnisavým pochodem roh, byla jednorohá, měla pouze na místě, kde roh měl se utvořiti, tvrdý číp. Byla-li tato pozorování správná, museli bychom tvrditi, že povrchné změny se již v nejbližší generaci dědí, — neboť roztříštěni prstu, ztrátu rohu, ano i ztrátu oka lze považovati za změny, které hlubokého vlivu na tělo nemají. — Zkušenosti tyto zjednaly Lamarkkismu novou podporn. 

[...] Na sjezdu wiesbadenském Dr. Zacharias ukazoval bezocasá koťata, vzbuzující všeobecnou pozornost, jejichž matka též ohonu postrádala; musela tedy koťata — tvrdilo se — onu bezocasosť zděditi po matce. Zároveň se při tom udávalo, že matka přišla o ohon tím, že jí byl přejet. Soudilo se proto, že následky poranění jsou dědičny a to již v generaci nejbližší, a ježto ztráta ocasu jest změnou povrchní, vztahoval se tento soud také ku změnám povrchním. Pro jistotu však bylo pátráno, zda skutečně tvrzení, že ona kočka přišla o ocas, bylo pravdivé či nic. Tu se ukázalo, že nebylo žádného spolehlivého svědka pro správnost onoho udání. Za takových okolností může se souditi, že matka oněch koťat snad od přírody vůbec ohonu neměla a že za tou příčinou také koťata bezocasá byla, jelikož jak sděleno bylo, vrozené vlastnosti přecházejí na přímé potomky velice snadno. 

Že skutečně kočky bezocasé se vyskytují, o tom máme spolehlivé zprávy z Japonska, kdež převalná většina koček ocasu postrádá a taktéž z ostrova Manu, kamž bezocasé kočky z Japanska námořníky převezeny byly. [...]

Při tomto stavu věci nezbylo nic jiného, než zvláštními pokusy ve vědeckých laboratořích dokázati, jsou-li následky poranění dědičné čili nic. [...] Bylo poukázáno k tomu, že jest nutnou věcí poraniti samce i samici stejným způsobem. [...] Dne 17. října 1887 Weismann uťal 5 samcům a 7 samičkám bílých myší ocasy; 16. listopadu téhož roku obdržel z párků těch 18 mláďat a 17. prosince roku následujícího bylo mláďat již 333. Žádná z mladých myší nejevila zkráceného ocasu. Z těchto mláďat, jimž Weismann opět ohony uřezal, zvolil 2. prosince 1887 15 myší různého pohlaví, jež do 17. prosince 1888 vrhly 233 mladých. 

Všechna mláďata měla pravidelné ocasy. [...] V novější době vztahují se pokusy již ku 19. generaci, anižby některé mládě mělo zkrácený ohon. Z těchto pokusů mohlo by se souditi, že následky poranění dědičnými nejsou. Než co se nedostavilo v 19. generaci, mohlo by se dostaviti v 19ti tisícáté! Takové experimenty však provésti se nedají, leda že by experimentátor před smrtí svou odkázal zvířata svým nástupcům a ani to by neposkytovalo úplné jistoty, ježto bílé krysy a myši podléhají často morům, jež by pokusům přítrž učinily. Může se tedy z uvedených pokusů toliko souditi, že následky poranění se nejeví v generacích blízkých.

Je-li tomu tak, pak můžeme snadno nahlédnouti, že dříve uvedené zkušenosti o krávě ztrativší roh, o matce s roztříštěným prstem, o vojáku se zakrnělým okem, nemají pro učení Lamarckovo žádné důkaznosti. [...]

prof. Dr. A. Spina

(Vesmír 24, 182, 1895/16; Vesmír 24, 198, 1895/17)

2025: Lékař a pato log Arnold Spina¹⁾ (1850–1918) se snažil popasovat s mnohem širším problémem, než je otázka, zda bezocasá plemena koček vznikla poté, co lidé kočkám usekávali ocasy v dobré víře, že tak získají zdatnější lovce myší. Zamýšlel se nad dědičností znaků a vlastností získaných během života rostlin a živočichů. Tato myšlenka byla základem evoluční teorie francouzského přírodovědce Jeana-Baptisty Lamarcka (1744–1829) a na sklonku 19. století měla stále zapálené zastánce. Ti argumentovali příklady organismů, jež se pod vlivem podmínek životního prostředí mění. Dnes označujeme tento fenomén jako fenotypickou plasticitu.

Názorný příklad nabízí mšice kyjatka hrachová (Acyrthosiphon pisum). Ta se může rozmnožovat jak přímým vývojem z neoplozených vajíček, tak i vývojem z vajíček oplozených spermiemi. Vyskytuje se v bezkřídlé i okřídlené formě. To vše zvládá bez změn dědičné informace. Zařídí si to tzv. epigenetickými změnami. Postihují sice dědičnou informaci, ale nikoli na úrovni písmen genetického kódu, tedy „uvnitř“ dvojité šroubovice DNA, nýbrž na jejím „povrchu“.²⁾ Mění se tu „obal“ DNA, což ovlivňuje aktivitu genů a vede k odlišnému „vyladění“ organismu. Asi jako kdyby jeden dirigent nechal hrát smyčce forte a žestě piano, zatímco druhý by s týmž orchestrem ve stejné skladbě volil piano pro smyčce a forte pro žestě. Mechanismy, jež zajišťují epigenetické změny, jsou pestré a komplikované. Za řadu evolučních proměn však i kyjatka hrachová vděčí změnám v DNA. Třeba červené formě mšice dodávají barvu geny pro syntézu karotenoidu torulenu, zatímco zelená forma tyto geny postrádá. Rozdíl najdeme také mezi oběma pohlavími. Bezkřídlé a křídlaté formy samic se sice geneticky neliší, ale samci mají ztrátu křídel zapsánu v DNA.

Dědičnost znaků a vlastností získaných během života byla klíčovým východiskem pro teorie, jež v polovině minulého století zavrhovaly genetiku jako buržoazní pavědu. K takovému pomýlenému náhledu na dědičnost svádí předávání epigenetických změn z rodičů na potomky. Když rostliny jetele plazivého trpí nedostatkem vody, zmenší nadzemní část a o to více se roztáhnou pod zemí kořenovým systémem. Ze semen těchto rostlin pak vyroste jetel s menší nadzemní částí a mohutnějšími kořeny, a to i v případě, že má vláhy dostatek. Trpělivý pozorovatel, který by pěstoval tento jetel po několik generací v příhodných podmínkách, by se ale dočkal návratu rostlin k původním proporcím kořene a nadzemní části. Zdánlivou dědičnost získaných vlastností můžeme pozorovat i u živočichů. Potkani, kteří ztloustli po konzumaci potravy bohaté na tuk, plodí potomky se sklony k obezitě. Ten je patrný i u zvířat krmených zdravou stravou a s přiměřenou mírou pohybu.

Pro organismy představuje dědění epigenetických změn výhodu. Když se živočichové střetnou s dramatickou změnou životních podmínek, jejich organismus se tomu snaží přizpůsobit změnou aktivity genů. Ta postihne i pohlavní buňky, a pokud z nich jsou zplozeni potomci, přicházejí na svět s geny vyladěnými na změněné životní podmínky. To je nesporná výhoda. Pokud nové podmínky trvají, udržuje se pozměněné vyladění genů i v dalších generacích. Když se situace normalizuje, zareaguje na to organismus epigenetickým vyladěním genů do původního stavu. V drtivé většině případů platí, že vlastnosti předávané z pokolení na pokolení jsou zapsány „uvnitř“ DNA. Některé ale mohou být zapsány jen na jejím povrchu. To má praktický význam, neboť na vlastnosti dodané epigenetickými změnami nelze šlechtit, protože jsou „vymazatelné“.

Epigenetická dědičnost není rehabilitací lamarckismu. Je však mementem, že neseme zodpovědnost nejen za vyladění své DNA, ale i za to, jak budou pracovat geny našim dětem a vnoučatům.