Retroviry v našich genech vyprávějí o evoluci

Roman Polach  |  Věda

Pozůstatky retrovirů v našich genech poskytují pádný důkaz o tom, že všechny druhy pocházejí ze společného předka.

Genetický kód živých organismů obsažený v DNA je nesmírně vzácným zdrojem informací pro vědce, kteří zkoumají evoluci a historii života na zemi. Na rozdíl od těl živočichů, které podléhají zkáze, informace obsažené v jejich DNA – pokud zanechají potomky – zůstane zachována. Přestože v genetickém kódu dochází k mutacím, velké části DNA se zachovají napříč miliony let – tato molekula se tak dá považovat za živoucí fosilii.

Už dlouhou dobu se ví, že velkou část DNA zabírají pozůstatky dávných virových infekcí, které kdysi nakazily naše předky. Jedná o takzvané endogenní retroviry, které umí zapsat svůj genetický kód do genomu svého hostitele. Pokud takový vir infikuje spermii nebo vajíčko, z kterých se pak vyvine zárodek, nese otisk viru ve své DNA nejen onen jedinec, ale všechny jeho děti, vnuci… zkrátka všechny následné generace.

Tato vlastnost retrovirů je nesmírně zajímavá z hlediska evoluce, protože nám poskytuje asi nejpůsobivější důkaz toho, že jednotlivé druhy jsou si příbuzné, neboť sdílejí společného předka. Retroviry zapisují svou DNA na náhodném místě do genomu hostitele. Pokud tedy mají dva druhy na stejném úseku DNA otisky stejného retroviru, dá se předpokládat, že měly společného předka. Pravděpodobnost, že by se něco takového stalo nezávisle na sobě, je zkrátka nesmírně malá.

Nejstarší retrovirus přetrval našich v genech 100 milionů let

Studie vědců z Oxfordské univerzity a dalších světových institucí, která vyšla v časopise PNAS, prozkoumala retroviry u 38 druhů savců včetně člověka, myši, slona a delfína. Podle nich je asi 8–10 % lidské DNA pozůstatkem retrovirů.

Objevili mimo jiné pozůstatky viru, který nakazil naše předky před sto miliony léty, tedy v době, kdy se po zemi ještě proháněli dinosauři. Jeho genetické pozůstatky se nacházely v téměř všech zkoumaných savcích.

Podle oxfordských vědců čelí retroviry volbě, zda se chtějí šířit mezi organismy, nebo uvnitř jedné buňky. Zjistili totiž, že některé viry ztratily klíčový protein, který jim umožňoval střídat hostitele. Zůstaly tak uvězněny v buňce, kde kopírovaly své geny do genů hostitele stále dokola.

Organismy nemají možnost, jak si tyto nežádoucí retrovirové sekvence ze své DNA vystřihnout. Snaží se je proto alespoň deaktivovat, aby nevyráběly proteiny. Náš genom je tedy pohřebištěm řady takových pozůstatků dávných virových nákaz, ale obsahuje také spoustu nesmyslných opakujících se sekvencí a dávno nefunkčních genů. Odhaduje se, že pouze 1,5 % genomu je používáno k výrobě proteinů.

Protože způsob, jakým se retroviry dostávají do našich genů, zanechává specifické otisky, lze jejich přítomnost v genomu snadno odhalit. Pokud v něm tedy v průběhu času nenastalo tolik mutací, že je původní sekvence k nepoznání. Dřívější studie už odhalily řadu takových sekvencí, které byly vloženy do DNA našich předků v posledních několika milionech let.

Retroviry potvrzují evoluční strom

Z teorie, že všechny druhy mají společného předka, vyplývají jasné předpovědi, jak by takové sekvence u různých druhů měly a neměly vypadat. Pokud například společného předka šimpanze a lidí infikoval retrovirus, pak by jeho otisk měly mít oba tyto druhy ve svých genech. Neměla by ho ale mít například gorila, protože ta se od naší vývojové linie oddělila již dříve.

Se svými zvířecími příbuznými sdílíme řadu pozůstatků dávných virových nákaz. Časová osa je v milionech let a ukazuje přibližnou dobu nákazy. Zdroj: Annual Review of Genomics and Human Genetics
Se svými zvířecími příbuznými sdílíme řadu pozůstatků dávných virových nákaz. Časová osa je v milionech let a ukazuje přibližnou dobu nákazy. Zdroj: Annual Review of Genomics and Human Genetics

Na evolučním stromu na obrázku je to ukázáno názorně. Svislé šipky znázorňují retroviry, které byly vloženy do genů našich dávných předků. Všechny další druhy, které z těchto předků vznikly, musí mít rovněž tyto retroviry ve svých genech. Kdyby tomu tak nebylo, představovalo by to pro evoluční teorii problém.

Zatím ale všechny výzkumy potvrzují, že veškerý život na zemi má jediného společného předka. Vědci mu říkají LUCA – last universal common ancestor, tedy poslední univerzální společný předek.

Tip: Další informace k tomuto tématu najdete na webu Evolutionarymodel.com

Nejčtenější