Zrak je velmi důležitým smyslem většiny živočichů, včetně lidí. Přitom genetický původ a evoluce oka nejsou ještě zdaleka objasněné. Tato okolnost trápila již zakladatele evoluční teorie Charlese Darwina, který se problému evoluce oka věnoval i ve svém klíčovém díle „O původu druhů“. Nezdálo se mu například pravděpodobné, že by něco tak složitého a dokonalého, jako je lidské oko vzniklo postupným vývojem.

V přírodě je možné pozorovat neuvěřitelně pestrou škálu různých typů očí. Na základě anatomických studií se odhadovalo, že oko vzniklo v rámci živočišné říše nezávisle na sobě přibližně 40x–60x. Nikdo tedy nepochyboval o tom, že původ oka je takzvaně polyfyletický (mnohočetný). V polovině 90. let ale jako blesk z čistého nebe působil objev genu Pax6, který řídí vznik komorového oka obratlovců i složeného oka hmyzu. Zdálo se téměř neuvěřitelné, že za vznik nejroztodivnějších druhů očí obratlovců i bezobratlých je zodpovědný tentýž gen. Jediným možným vysvětlením byl společný (monofyletický) původ všech očí.

Výsledky vědců z Ústavu molekulární genetiky AV ČR (ve spolupráci s kolegy z National Eye Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA a z University of Tokyo) nyní přinesly další nečekaný objev. Vědci studovali geny zodpovědné za vývoj oka u karibského žahavce, medúzy čtyřhranky (Tripedalia cystophora).

Komorové oko čtyřhranky je poskládáno ze stejných genetických stavebních kamenů jako komorové oko člověka. Principiálně je filozofie stavby oka jednoduchá. Všechny oči jsou vždy složené ze dvou základních prvků: z fotoreceptorových buněk a z buněk obsahujících tmavý stínící pigment. Fotoreceptorové buňky obsahují světločivý pigment (opsin), s jehož pomocí se převádí fotony světla na chemický signál. Pigmentové buňky naopak stíní světlo přicházející z určitých úhlů, a tím vlastně umožní oku vnímat směr příchodu světla.

Co mají tedy společného člověk a karibská medúza? Oba druhy používají pro detekci světla speciální třídy světločivých pigmentů nazývaných ciliární opsiny a pro stínění světla pigment zvaný melanin. Dosud byl člověk a ostatní obratlovci využívající právě těchto komponent v živočišné říši spíše výjimkou, protože všichni bezobratlí používají v oku jiný typ světločivého pigmentu, tak zvaný rhabdomerický opsin, a také jiný typ tmavých stínících pigmentů. Podobnost v genetickém základu je o to zajímavější, že jsou člověk a čtyřhranka z fylogenetického hlediska nesmírně vzdálení. Je proto zřejmé, že oko obratlovců a medúzy, ačkoliv vypadá podobně a používá stejných genů pro svou funkci, vzniklo nezávisle na sobě.

Detailní informace byly publikovány v prestižním americkém časopise:
Kozmik Z, Ruzickova J, Jonasova K, Matsumoto Y, Vopalensky P, Kozmikova I, Strnad H, Kawamura S, Piatigorsky J, Paces V, Vlcek C.
Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jul 1;105(26):8989-93.

Kontakt:
Dr. Zbyněk Kozmik, Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.,
tel.: 296 442 110, e-mail: kozmik@img.cas.cz

Zdroj

Ústav molekulární genetiky AV ČR

Autor zprávy:

Veronika Kratochvílová, Odbor mediální komunikace

Kontakt:

e-mail: vkratochvilova@kav.cas.cz | tel.: 221 403 405