středa 29. dubna 2015

Neuvěřitelné bohatství tvarů vyšších živočichů - hox geny.



Hox geny jsou sekvence DNA, které řídí vznik tělních modulů podél osy u osově symetrických živočichů (bilateria) během embryonálního vývoje. Hox geny má člověk i mihule, motýl i paraploštěnka. U všech těchto živočichů došlo v průběhu stovek miliónů let k různé modifikaci (zvětšení počtu nebo smazání některých Hoxgenů), ale v principu fungují stále stejně. Dokonce i hvězdice, která je v larválním stádiu osově symetrická má podobné hox geny jako první strunatci.

Rozvoj prvních strunatců souvisel se zvyšováním počtu hox genů, které řídí koncovou část těla živočicha. Při rozvoji obratlovců pak došlo ke zvyšování počtu centrálních hox genů. Podobný vývoj probíhal i při rozvoji členovců a měkkýšů. Zdá se, že kambrijskou exlozi umožnily právě hox geny. Při tomto pozoruhodném rozrůznění živočichů vznikala celá řada nových tělních forem, to umožňovala právě změna hox genů. Kambrijské exploze se účastnili právě živočichové s hox geny, zatímco ti bez nich (proarticulata, kteří velmi pravděpodobně patří mezi žebernatky) zmizeli.

Otázka je, kde se hox gen vzal a k čemu původně sloužil. Zřejmě nejprimitivnější bilateria je Xenoturbella, která má pouze 5 hox genů. Ještě primitivnější jsou zřejmě paraploštěnky a bezstřevky, které mají pouze základní skupinu hoxgenů, dva centrální a jeden koncový. Dva další geny jsou hox genům zatím jen částečně podobné.

Půjdeme-li ještě dále ke kořenu evolučního stromu živočichů, narazíme na žahavce a vločkovce. Ti mají také systém hox genů, který je ale odlišný od všech výše zmíněných skupin. Hox gen Cnox-2 u žahavců určuje polohu hlavy během embryonálního vývoje. Beztvarý vločkovci mají gen Trox-2, jehož funkce není zcela jasná, ale vypadá to, že je aktivován pouze u hřbetních a břišních buněk. Trox-2 se zdá být nejblíže k původnímu proto-hox genu, který začal určovat stavbu těla, a tím spustil lavinu událostí, na jejímž konci je neuvěřitelné bohatství forem vyšších živočichů.