Ako to už býva, cesta k atraktívnemu a netradičnému zovňajšku organizmu začína hlboko v jeho bunkách, v mravenisku molekúl každého bunkového jadra, kde ako kráľovná tróni DNA. V minulých článkoch sme hovorili o prepise DNA, o vzniku bielkovín prekladom génov a aj o nesmierne zložitej a jemnej regulácii, ktorá tomu celému podniku šéfuje. Vyzbrojený týmito vedomosťami ľahko pochopíme, ako a prečo môžu mutácie viesť k výsledným tvarom, farbám a chutiam, ktoré vidíme a cítime všade okolo seba, v kuchyni, na lúke aj na pultoch obchodov. Keďže nám zmutované rastliny, na rozdiel od zvierat, pripadajú často pekné, budeme dnes hľadať inšpiráciu práve u nich.
Modré gramofóny
Muži túto rastlinu nazvú „tie modré popínavé gramofóny“, ale naozaj sa volá Povojnica. Angličania jej hovoria poetickejšie – ranná nádhera (morning glory). To preto, že má nádherné modrofialové kvety, ktoré skrášlia každé slnečné ráno v záhrade (viďpozn. 1). Tie za svoju farbu vďačia sofistikovanej kaskáde chemických reakcií, ktorá vedie k vzniku farbiva v okvetných lístkoch. Návod na výrobu farbiva sa, ako inak, ukrýva v génoch tejto rastliny. Konkrétne v nej existuje okrem iných gén IpMyb, ktorý aktivuje transkripciu génov fialového farbiva. Keď ale IpMyb ako regulačný proteín zmutuje (konkrétne dve frameshift mutácie, vymazanie 6 a 19 báz), prepis génu sa neuskutoční a žiadne farbivo nevznikne.
Výsledok? Celkom biele kvety. Tiež krásne. Niekedy sa postupnosť tvorby pigmentu zasekne mutáciou niekde v polovici a vtedy máme zasa kvety ružové. Veľmi podobne funguje tvorba farby aj u paprík. Ich farba závisí od toho, ktorý gén v sekvencii tvorby farbiva nadobudol mutáciu a na akom mieste ho zasiahla. Výsledky následného šľachtenia takto zmutovaných jedincov si môžeme zelené, červené, žlté, ale aj hnedozelené kúpiť v obchode.
Sterilné narcisy
Nie vždy je to o farbách. Niektoré mutácie v génových reguláciách spôsobia štrukturálne zmeny podoby výsledného organizmu (fenotypu). Takéto mutácie spôsobia napríklad chýbajúce pohlavné orgány kvetu. Namiesto nich narastú okvetné lístky, ktoré sú prípadne sprevádzané zmenou farby, škvrnami a podobne. Často za to môžu mutácie spôsobené “bludnými elementmi” v genóme (presnejšie ide o mobile element insertion). Takže odrazu máme kvety plné lupeňov a navyše vám peľ z nich nezašpiní obrus, ani košeľu. Môže si zákazník-romantik a predajca kvetov želať viac?
Krvavé pomaranče
Pekným príkladom génovej regulácie sú aj červené pomaranče. Občas ich dostať aj u nás v obchodoch. Na rozdiel od tých klasických sú sfarbené červeným pigmentom z rodiny Antokyanov. Za normálnych okolností sa toto farbivo v pomarančoch nesyntetizuje, lebo Ruby gén, zodpovedný za jeho tvorbu je doslova „umlčaný“ (angl. silenced) regulačnými proteínmi, ako sme si ich popisovali v minulom článku. Niekedy sa pri vzniku semien nájde drzý element, ako u narcisov vyššie, a spôsobí mutáciu. V červených pomarančoch majú bunky mutáciu vložením mobilného elementu Tcs1, ktorý obsahuje aj promótor génu. Znamená to asi toľko, že k žiadnej regulácii dovtedy mlčiaceho génu už nedochádza, promótor je stále „zapnutý“ a gén pre červené farbivo pracuje bez prestávky farbiac dužinu plodu do krvava. Zaujímavosťou je, že miera vyfarbenia dužiny červeným pigmentom závisí od klímy, konkrétne od chladu pri dozrievaní. Preto produkcia červených pomarančov nie je taká jednoduchá. Ja mám inak také pomaranče hrozne rád a to som ani nevedel, že (u myší preukázateľne) znižujú riziko srdcovocievnych chorôb a obezity.
Ktovie, akú mutáciu mali zelené kubánske pomaranče. Alebo boli len nezrelé? Ťažko to experimentálne overiť, sú podpultovým tovarom :-)
Ľuďom sa netradičné rastliny páčia. Máme radi rôzne tvary, farby, u ovocia oceníme hlavne veľkosť. Preto neváhame a vyvolávame v nich mutácie aj umelo a sledujeme, čo z toho bude. Keďže rastliny sú voči podobným hókusom-pókusom oveľa odolnejšie ako živočíchy, dosť často sa experimenty podaria a my máme možnosť ochutnať novú chute, vône a tešiť sa pohľadom na farby a tvary o ktorých príroda , inak v týchto veciach mimoriadne vynaliezavá, pred érou človeka-manipulátora doteraz nechyrovala.
Poznámky:
1 – Keď už budete ráno na záhrade, alebo na balkóne obdivovať modro-fialové gramofóny, zamyslite sa, ako je možné, že sa ráno rozvinú a na noc zasa perfektne zložia ako slnečník. Veď nemajú oči, aby videli brieždenie! Ako je možné, že majú podobný biorytmus ako my? Odpoveď si prezradíme už onedlho :-) Späť do článku...
2- na život sa budete pozerať inak ak absolvujete tento kurz: Useful genetics 1+2
