Prejsť na hlavný obsah
Hlavná stránka Centrálneho informačného portálu MŠ SR
Hľadať
Ministerstvo školstva SR
Domov
Veda v SR
Veda v EÚ
Financovanie
Výsledky projektov V a V
Slovensky English
Centrálny informačný portál baner

Genetika v evolúcii, evolúcia v genetike 

 
prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc. 

Prvá bratislavská vedecká cukráreň, ktorej organizátormi sú Národné centrum pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti a občianske združenie Mladí vedci Slovenska, bola aj na májovom stretnutí zaplnená do posledného miesta. V konferenčnej sále Centra vedecko-technických informácií SR v Bratislave na Patrónke sa zišlo takmer 120 študentov bratislavských stredných škôl a gymnázií a ich pedagógov.

Hosťom vedeckej cukrárne dňa 26. mája 2009 bol prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc., vedúci Katedry genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave. Vystúpil s prednáškou na tému Genetika v evolúcii, evolúcia v genetike.

Profesor Tomáška v úvode citoval heslo študentov z Oxfordskej univerzity:  „Čím viac študuješ, tým viac sa naučíš. Čím viac sa naučíš, tým viac vieš. Čím viac vieš, tým viac zabudneš a čím viac zabudneš, tým menej vieš.“ Z toho vyplýva otázka, prečo vôbec študovať, keď nás štúdium vedie k zníženiu množstva vedomostí. Matematici  by povedali, že to má istú logickú chybu, ktorá sa dá odhaliť. Ale aj  keby to platilo, tak si profesor Tomáška myslí, že študovať sa oplatí kvôli tomu, že proces študovania je super vzrušujúci. Nie je ani tak vzrušujúce niečo vedieť, ako sa niečo dozvedať.

 Vedecké cukrárne, podobne ako vedecké kaviarne, sú tiež miestom, kde môžu účastníci  zažívať vzrušenie z toho, že sa niečo dozvedajú.  Keď zvažoval, o čom bude hovoriť, tak dospel k téme evolučnej biológie aj z toho dôvodu, že DARWIN nemal vzrušenie z toho, že niečo vedel, ale že sa o prírode dozvedel niečo, čo pred ním žiadny prírodovedec nemal to šťastie zažiť. DARWIN –  a spolu s ním nezávisle aj WALLACE –  prišiel na myšlienku evolučnej teórie. Je to bezpochyby najväčšia myšlienka biológie vôbec a je porovnateľná s teóriou gravitácie, s teóriou relativity i s atómovou teóriou. Doteraz v biológii nebolo vymyslené nič väčšie, ako je evolučná teória. Zároveň však evolučná biológia na rozdiel od spomínaných troch evolučných teórií provokuje vo verejnosti množstvo otázok, ktoré vyplývajú z toho, že nie celkom rozumieme, aké základné princípy v evolúcii fungujú.

Evolučná biológia sa nedá vysvetliť za 30 minút. Profesor Tomáška zdôraznil, že bude hovoriť iba o niektorých otázkach, ktorými sa táto oblasť biológie zaoberá. Odporučil literatúru, z ktorej sa  študenti môžu dozvedieť  základné informácie o evolučnej biológii.  

 prednáška

 študenti vo Vedeckej cukrárni

V prednáške bol najzaujímavejší blok zaoberajúci sa evolúciou u ľudí. Napríklad nie všetci ľudia znášajú mlieko.  Keby sme išli do niektorých populácií v Európe, tak by sme zistili, že veľmi veľká časť  ľudí, hlavne v južných štátoch, má takzvanú laktózovú intoleranciu. Američania vôbec nemôžu piť mlieko. Je to kvôli tomu, že po odstavení pri kojení väčšina z dospievajúcich ľudí a potom dospelých stráca schopnosť štiepiť laktózu, pretože ich predkovia sa vlastne s mliekom   nikdy nestretli a nepotrebovali štiepiť laktózu. Zatiaľ čo my sme potomkovia populácií, ktoré si domestikovali  zvieratá , dobytok , a ten im poskytoval mlieko.  Bol selekčný tlak na to, aby sa vybrali varianty ľudí, ktorí sú schopní laktózu metabolizovať. A vlastne vďaka takejto selekcii sme sa dostali do situácie, že málokto u nás má problém  s laktózou.

študenti vo Vedeckej cukrárni 

 prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc.

 prednáška

Podobný príklad je hemochromatóza. Je to ochorenie, ktoré je veľmi nepríjemné a je veľmi rozšírené napríklad v nordických populáciách. Každý dvestý Nór trpí hemochromatózou. Je to ochorenie, ktoré má fyziologický základ v tom, že človek má problém odstraňovať železo z tela, a tak ho akumuluje v rôznych orgánoch, napríklad v srdci, v koži, ale hlavne v pečeni. Tí ľudia sú akoby do bronzova opálení. Nie je to však znak ich zdravia, ale skôr  patofyziologického stavu.

Zistilo sa, že ľudia, ktorí sú nosičmi tohto génu (alely), sú oveľa odolnejší voči niektorým bakteriálnym infekciám, hlavne keď ide o baktérie, ktoré potrebujú železo na svoju proliferáciu (bujnenie). Jednou z nich je napríklad Yersinia pestis, pôvodca moru. Existuje predpoklad, že keď boli v stredoveku morové epidémie, tak mor slúžil ako selekčný faktor na výber ľudí, ktorí mali túto alelu. Hoci už teraz mor  v Európe nie je, potomkovia týchto ľudí si tú alelu doniesli do dnešnej generácie. V knižke odborníka na evolučnú medicínu Sharona Moalema Zdravie zabíja, ktorá vyšla v českom preklade, je veľa podobných príkladov.  Ukazuje, aká je dôležitá evolučná biológia aj pre klinickú medicínu a že skutočne existuje odbor, ktorý sa označuje ako evolučná medicína.

diskusia 

RNDr. Ján Šípoš, CSc. a prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc. 

diskusia 

Profesor Tomáška spomenul tiež knihu Charlesa DARWINA Pôvod človeka, ktorá je v laických kruhoch veľmi zle interpretovaná, a to dokonca aj vo viktoriánskej Británii. DARWIN bol karikulovaný, že sme vznikli zo šimpanzov. DARWIN toto nikdy nepovedal. Idea je taká, že my, šimpanzy, gorily a orangutany máme spoločného predka, ktorý vyzeral inak ako hociktorý z týchto žijúcich dnešných primátov, ale máme spoločné genetické korene. To, že šimpanzy sú našim najbližším evolučným druhom, to je evidentné napríklad z toho, že sa správajú veľmi podobne. Napríklad, keď sa pohnevajú dvaja šimpanzy, tak po istej chvíli sa začnú zmierovať. Majú podobné zmierovacie rituály ako ľudia  škrabkajú sa, objímajú.

 študenti vo Vedeckej cukrárni

 prezentácia

 prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc.

 
Jedným z ďalších zaujímavým príkladov, ktorý môžeme nájsť  na internete, je šimpanz Santino, ktorý je v jednej švédskej ZOO. To je šimpanz, ktorý si každý deň o deviatej nachystá kopu kamienkov k jazierku pri ohrade. Keď začnú chodiť prví návštevníci, tak po nich začne tie kamienky hádzať. Zo   zoologických záhrad poznáme prípady, že opice pľujú cez klietku na návštevníkov, ale v tomto prípade je zaujímavé to, že šimpanz si plánuje akciu a pripravuje sa na ňu. Donedávna sa nevedelo, že primáty sú schopné naplánovať si nejakú akciu, ktorú spravia o dve hodiny neskôr. Takže sme podobní v mnohých veciach. Pravdaže sme zároveň veľmi odlišní. Je viacero detailov odlišností. Odbor evolučnej biológie, ktorý sa volá evolučná psychológia, sa snaží abstrahovať práve na základe tých podobností a odlišností napríklad to, prečo sa v societach správame tak, ako sa správame, ktoré prvky nášho správania v sociálnych skupinách sú biologicky dané, pretože sú podobné ako u šimpanzov, a ktoré sú dané ako kultúrne, pretože sa medzi jednotlivými kultúrami odlišujú. Aj tu má genetika svoju úlohu a je tam vlastne úloha molekulárnej taxonómie.

 odmena pre diskutujúcich

 noviny

Tak ako DARWIN predikoval, domnievame sa, že všetky primáty (gorila, človek, bonoba, šimpanz) mali spoločného predka. Nedá sa povedať, kto je ten spoločný predok, z ktorého vznikli všetky tieto primáty. Otázka ale je, či vieme niečo bez toho, že by sme toho spoločného predka našli fyzicky, či vieme o ňom niečo povedať bez ohľadu na to, či sme ho niekde videli. Vieme napríklad povedať niečo o jeho genetickej výbave. Dá sa to pomocou  molekulárnej taxonómie. Takisto ako porovnávame homologické štruktúry, hoci žiabre a pľúca alebo končatiny a plutvy, tak môžete porovnávať aj genetický zápis.

 prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc. a Mgr. Andrea Putalová

 RNDr. Ján Šípoš, CSc.

 občerstvenie

 
Existuje napríklad projekt, kde sa porovnávajú rôzne verzie Canterburských poviedok CHAUCEROVÝCH, pretože sa nepozná originál, ale na základe porovnania existujúcich kópií sa dá vydedukovať, ako ten originál znel, aký mal text. Čiže text našich zápisov, to je hypotetická časť nejakej DNA u človeka, šimpanza a gorily. Vo väčšine pozícií je text úplne rovnaký (áčka, céčka, péčka a géčka), ale v niektorých pozíciách sú odlišnosti. Otázka je, či vieme bez toho, aby sme mali sekvenovanú DNA spoločného predka, vydedukovať, aký mal zápis. Logika je taká istá ako v prípade porovnávacích štúdií anatomických štruktúr.

 diskusia v závere Vedeckej cukrárne

 po prednáške

Logicky je možné, že spoločný predok mal áčko, a predok, ktorého tiež nepoznáme, mal géčko. Ale v tomto prípade by na ceste medzi týmito dvoma predkami musela nastať mutácia a potom ešte na ceste medzi spoločným predkom a človekom druhá. Ďalšie dva varianty sú dedukované z toho, že spoločný predok mal géčko. V tom prípade ale ku gorile musela smerovať jedna zámena, ku človeku musela nasledovať tiež jedna zámena, potom musela nastať ďalšia zámena atď. Čiže zo všetkých variantov  molekulárny taxonóm si vyberie ten najpravdepodobnejší. Najpravdepodobnejší je ten, ktorý vyžaduje najmenej mutácií na ceste k súčasným živým organizmom, a to je ten, ktorý vyžaduje len jednu zámenu. Čiže na základe takejto logickej analýzy je možné predpovedať, pravdaže dokázať sa to nedá,  aký asi bol genetický zápis spoločného predka.

 záujem o literatúru

 záujem o literatúru

Takto môžeme ísť po spoločných predkoch až úplne na koreň fylogenetického darwinovského stromu a môžeme skúšať, aj keď je to dosť komplikované, nájsť genetické charakteristiky napríklad živého organizmu, ktorý bol spoločným predkom všetkých živých organizmov na dnešnej Zemi, označovaný ako LUCA alebo Last Universal Common Ancestor. Takýmito analýzami, založenými na rôznych metodológiách, môžeme odpovedať na otázky týkajúce sa biodiverzity, adaptácií, medicíny, ktoré nás veľmi zaujímajú, na otázky týkajúce sa starnutia, nášho pôvodu, prečo sme takí, akí sme, odkiaľ pochádzame a v čom sa odlišujeme od iných primátov. Tak ako Theodosius DOBZHANSKY, americký biológ ruského pôvodu, povedal začiatkom minulého storočia: „Nič v biológii nedáva zmysel, pokiaľ sa na to nepozeráte optikou evolúcie.“     

Záujem o tému sa odzrkadlil aj v pestrej diskusii. Podujatie moderoval RNDr. Ján Šípoš, CSc., z občianskeho združenia Mladí vedci Slovenska. Vedúca Národného centra pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti Mgr. Andrea Putalová ocenila sladkou pozornosťou najaktívnejších diskutujúcich.  

 Prednáška, Videozáznam

Spracovala: PhDr. Marta Bartošovičová

Foto: Ing. Alena Paulíková

Relevantný článok vo Vedeckom kaleidoskope:
Vedecká cukráreň: Genetika v evolúcii, evolúcia v genetike

 

Copyright © 2008-2014 Centrum vedecko-technických informácií SR