i

Aktuální číslo:

2026/10

Téma měsíce:

Spojení

Obálka čísla

Evoluce biologických hodin

 |  31. 8. 2026
 |  Vesmír 105, 494, 2026/9
komerční prezentace

Prakticky každá buňka v našem těle obsahuje mechanismus, který jí pomáhá sladit vlastní činnost s pravidelným střídáním dne a noci. Cirkadiánní hodiny však neřídí jen spánek a bdění. Ovlivňují také imunitní systém, produkci hormonů, metabolismus nebo například sportovní výkonnost.

Na molekulární úrovni jsou základní principy fungování těchto hodin napříč živočišnou říší překvapivě podobné. Cirkadiánní systém je založen na síti genů a proteinů, které se vzájemně regulují a vytvářejí přibližně čtyřiadvacetihodinové oscilace.

Řada z klíčových součástí tohoto systému je evolučně velmi stará. Přesto však příroda nepoužívá jen jedno univerzální řešení. A právě v tomto ohledu je mimořádně zajímavý hmyz. Variabilita v genetické architektuře cirkadiánních hodin mezi různými skupinami hmyzu je překvapivě často větší než rozdíly mezi modelovou octomilkou a člověkem.

Hmyz tak pro nás představuje jedinečnou evoluční laboratoř. Během více než 400 milionů let evoluce příroda opakovaně u hmyzu experimentovala s tím, jak biologické hodiny optimalizovat nebo přizpůsobit specifickým životním podmínkám. V některých případech zřejmě byly původně cirkadiánní mechanismy dokonce „přeprogramovány“ pro měření času na jiných škálách – například pro synchronizaci s přílivovými cykly, lunárními rytmy nebo sezónními změnami prostředí. Studium těchto rozmanitých řešení u nemodelových druhů hmyzu nám umožňuje sledovat, jak evoluce přetváří a dolaďuje složité biologické systémy a jak nachází nové funkce pro molekulární mechanismy, které původně vznikly k měření střídání dne a noci.

Díky výzkumu ruměnice pospolné (Pyrrhocoris apterus) se například podařilo odhalit neobvyklou úlohu genu timeless a objasnit některé klíčové kroky ve změnách cirkadiánního systému hmyzu [1]. U téhož druhu byl pomocí metody RNA interference identifikován protein Taiman jako nová složka cirkadiánních hodin. Ukázalo se, že protein dosud známý především svou rolí ve vývojových a hormonálních drahách může být zároveň důležitou součástí molekulárního mechanismu měřícího čas [2]. Nejde ale jen o biologické hodiny. Náš výzkum pomáhá pochopit, jak obecně probíhá evoluce víceproteinových interakcí a jak vznikají biologické inovace.

[1] Kotwica-Rolinska J. et al., Molecular Biology and Evolution, 2022, DOI: 10.1093/molbev/msab346.

[2] Smýkal V. et al., PLoS Genet., 2023, DOI: 10.1371/journal.pgen.1010924.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Entomologie, Biologie

O autorovi

David Doležel

 

Doporučujeme

Jak se bakterie oddávají sexu?

Jak se bakterie oddávají sexu? uzamčeno

Pavel Payne  |  29. 9. 2026
Srovnání bakteriálních genomů ukázalo, že homologní rekombinace je u bakterií překvapivě častá. Známé mechanismy přenosu DNA však samy o sobě...
Pravidla buněčné spolupráce

Pravidla buněčné spolupráce

Jan Černý  |  29. 9. 2026
Buňky vznikly i díky tomu, že se membránou oddělily od okolního světa. Teprve když některé z těchto hranic začaly být řízeně prostupné, objevil se...
Cesta do Tibetu jako nástroj propagandy

Cesta do Tibetu jako nástroj propagandy uzamčeno

Jarmila Ptáčková  |  29. 9. 2026
V očekávání většiny cestujících do Tibetu se pravděpodobně objevují zasněžené hory, prastaré kláštery a tmavorudá roucha buddhistických mnichů....