Špeciálne jedlo Ako materská kašička premení včelu na kráľovnú - DER SPIEGEL
Včelia kráľovná a pracovníci: rovnaké gény, odlišné vlastnosti
Foto: Peter Steffen/dpa
Zdá sa, že včelia kráľovná a jej pracovníci nemajú veľa spoločného. Zatiaľ čo sú pracovníci aktívni a celkom inteligentní a obratne sa pohybujú v okolí, aby našli jedlo pre kolóniu, iba pre kráľovnú je vyhradené jedno privilégium: reprodukcia. Za deň môže vyprodukovať až 2 000 vajec. Na oplátku strávi celý život v úli bez toho, aby niekedy hľadala kvetinu. Okrem toho je väčší a odolnejší ako jeho pracovité predmety.
Genetická výbava oboch včelstiev je však totožná - je prekvapujúce, že kráľovná a robotnica sa môžu tak líšiť tvarom i chovaním. Tím nemeckých a austrálskych vedcov sa teraz bližšie pozrel na genóm včiel a hľadal chemické zmeny v genetickom materiáli, ktoré zapínajú alebo vypínajú jednotlivé gény. Táto oblasť výskumu sa nazýva epigenetika.
Biológovia sa už dávno zhodli na tom, že jedným z kľúčov k tomuto nerovnomernému vývoju včiel je jedlo, ktoré dostávajú ako larvy. Iba budúce kráľovné sú kŕmené vynikajúcou šťavou zvanou materská kašička cez celé larválne štádium až do dospelosti. Pracovníci naopak túto energetickú stravu dostávajú spočiatku, neskôr však dostanú iba jednoduchú zmes peľu a nektáru. Až doteraz bolo zrejmé, že materská kašička mala rôzne epigenetické účinky. Ktoré procesy presne vyvolávajú výživu v tele včiel, zostali zatiaľ nejasné.
Ako vedci informujú v odbornom časopise „PLoS Biology“, DNA včiel sa v skutočnosti chemicky mení odlišne v závislosti od potravy. Pri tejto takzvanej metylácii sa molekuly pridávajú v určitých bodoch sekvencie - samotný genetický kód sa nemení. „Toto značenie je akýmsi dolaďovaním génov,“ vysvetľuje Ryszard Maleszka z Austrálskej národnej univerzity v Canberre. V závislosti na tom, ku ktorej génovej oblasti je molekula metylu pripojená, sú niektoré znaky rôzne výrazné.
Rôzne vzory na genetických mapách
S cieľom podrobnejšie analyzovať chemické zmeny, Maleszka a jeho nemeckí kolegovia z Nemeckého centra pre výskum rakoviny sekvenovali takzvaný metylom včiel: Vytvorili mapu genetického materiálu, ktorá presne ukazuje, kde sa nachádzajú metylové skupiny. Potom porovnali metylačné mapy kráľovien a robotníkov a našli celkovo viac ako 550 génov, ktoré vykazovali rôzne metylačné vzorce. Väčšina z týchto génov hrá úlohu v dôležitých bunkových funkciách alebo má vplyv na správanie hmyzu.
"Našou štúdiou môžeme ukázať, ako je životné prostredie prostredníctvom výživy spojené priamo s DNA. Vplyvy prostredia môžu dočasne upraviť genetický hardvér," hovorí Maleszka. „Tieto výsledky sú ďalekosiahle, pretože enzýmy, ktoré modifikujú genóm včiel, sú rovnaké ako tie, ktoré označujú DNA v ľudskom mozgu.“
Spoluautor Frank Lyko sa zvlášť zaujíma o tento posledný aspekt, vedie epigenetické oddelenie v DKFZ Heidelberg. „V zásade je tiež možné, že vplyvy prostredia a stravovania majú vplyv na vzhľad ľudí a že tieto účinky sú sprostredkované rozdielmi v metylácii DNA.“
Lyko však varuje pred falošnými očakávaniami: „včela medonosná je v tomto kontexte určite najextrémnejším príkladom, závery sa v žiadnom prípade nedajú preniesť na človeka 1: 1“.
Ale rakovinové bunky sú tiež príkladom epigenetického štiepenia vzhľadu. Všetky bunky v organizme majú rovnaký genóm, ale môže sa z nich vyvinúť buď normálne tkanivo, alebo nádor. Možno by sa tvorba metylomu u ľudí mohla čoskoro stať relevantnou pre diagnostiku rakoviny. Zatiaľ je úsilie stále príliš veľké, pretože ľudský genóm je desaťkrát väčší ako včelí.