Mozaika s pravidly

Savčí čich býval dlouho považován za triumf biologické improvizace. Každý čichový neuron si totiž z obrovského repertoáru během své diferenciace „vybere“ jediný gen pro čichový receptor. Člověk disponuje asi čtyřmi sty takovými geny, myš více než tisícem a slon téměř dvěma tisíci. Neurony exprimující tentýž receptor přitom neleží pohromadě, ale vytvářejí v čichovém epitelu zdánlivě rozptýlenou „mozaiku“.

Příčný řez myším čichovým epitelem. Díky genetické modifikaci v čichových neuronech svítí fluorescenční proteiny.

Snímek Datta Lab

Po desetiletí proto převládala představa, že výběr konkrétního receptorového genu je převážně stochastický, tedy řízený náhodou. Právě zde se skrývala jedna z největších záhad neurobiologie. Axony čichových neuronů musí z čichového epitelu opakovaně dorůstat do přesně definovaných glomerulů v čichovém laloku (bulbus olfactorius), protože čichové receptory patří mezi málo neuronálních populací, které se po celý život kontinuálně obnovují. Jednotlivé neurony přežívají v čichovém epitelu řádově týdny až několik měsíců. Axony neuronů nesoucích tentýž receptor pak znovu a znovu konvergují do stejných glomerulů v obou čichových lalocích, kterých je obdobný počet jako čichových receptorů a které jsou specializované pro interpretaci konkrétního pachového signálu.

Jak může systém založený na zdánlivě náhodné volbě receptoru vytvářet stabilní a reprodukovatelnou topografickou čichovou mapu? Nově publikovaná práce naznačuje, že základní premisa byla nejspíš chybná. Čichová „mozaika“ není náhodná. Autoři využili kombinaci prostorové transkriptomiky, jednobuněčného sekvenování RNA a výpočetní rekonstrukce milionů buněk myšího čichového epitelu. Ukázali, že exprese jednotlivých genů pro čichový receptor vytváří jemně organizované prostorové domény a gradienty. Výběr receptorového genu tedy pravděpodobně neprobíhá „hodem kostkou“ mezi tisícem možností. Poloha neuronu v epitelu omezuje množinu receptorů, které může exprimovat. Lokální morfogenetické a transkripční signály vytvářejí prostorový kód propojující identitu neuronu s jeho cílovým glomerulem.

Čich se tak začíná překvapivě podobat jiným smyslovým systémům, u nichž je prostorová organizace zřejmá už dlouho. Ve středu sítnice převažují čípky zajišťující barevné a vidění s vysokým rozlišením, zatímco periferie je bohatá na tyčinky zodpovědné za černobílé vidění. A v Cortiho orgánu vnitřního ucha odpovídá přesná pozice vláskových buněk konkrétní frekvenci zvuku (Vesmír 104, 622, 2025/11).

Brann D. H. et al.: Cell, 2026, DOI: 10.1016/j.cell.2026.03.051