Strukturně a funkčně odlišné pohlavní chromozomy se vyvinuly u mnoha živočišných a několika rostlinných druhů. Pohlavní chromozomy se vyznačují oblastmi, které nerekombinují, čímž dochází k jejich postupné genetické degeneraci. Nedávné výzkumy naznačují, že u rostlin existují mechanismy, kterými se pohlavní chromozomy mohou bránit na první pohled neodvratnému zániku.
Slovníček vybraných termínů z článku:
dvoudomé rostliny – rostliny s odděleným samčím a samičím pohlavím
pohlavní chromozomy – chromozomy nesoucí klíčové geny pro determinaci pohlaví
polyploidizace – zmnožení chromozomové sádky v buňkách organismu
retrotranspozice – mechanismus pohybu retrotranspozonů pomocí reverzní transkripce
retrotranspozony – semiparazitické sekvence DNA, které jsou schopny se pohybovat genomem podobně jako retroviry pomocí reverzní transkripce mechanismem, který bývá označován jako „copy-paste“
Structurally and functionally divergent sex chromosomes have evolved in many animals as well as in some plants. Sex chromosomes possess region(s) with a limited recombination rate which results in genetic degeneration. Recent data suggest that plants evolved mechanisms to resist degeneration processes and prevent inevitable downfall.
-
Fáze evoluce pohlavních chromozomů. Na počátku evoluce všech pohlavních chromozomů je pár autozomů (A). Na jednom z chromozomů se selektuje oblast s několika geny pro určení pohlaví (žlutozeleně). Aby se geny pro dané pohlaví u potomků nemíchaly, dochází v oblasti s těmito geny k zástavě rekombinace např. jednoduchou inverzí (otočením úseku) v rámci chromozomu. Vzniklá nerekombinující oblast může začít fungovat jako selekční nika pro další geny ovlivňující vývoj pohlaví. Mohou se sem dostávat třeba pomocí retrotranspozice, kdy retrotranspozony při pohybu genomem přenesou, v podstatě omylem, i kousek okolní DNA, která může obsahovat geny. Kromě jiného je ale tato oblast náchylná k hromadění genetických chyb (degeneraci) v důsledku chybějících opravných procesů na bázi rekombinace. Ukazuje se, že některé druhy (včetně člověka) si zálohují důležité geny na chromozomu Y v mnoha kopiích a intrachromozomální rekombinací pak tyto geny, pokud jsou poškozené, opravují. S degenerací souvisí i množení repetitivní DNA v podobě různých satelitních sekvencí a retrotranspozonů. V této fázi evoluce se chromozom Y zvětšuje. Po určitém evolučním čase míra degenerace chromozomu Y natolik vzroste, že může dojít ke ztrátě jeho části (částí) bez ovlivnění funkce celého systému. Začíná se zmenšovat a v poslední fázi jeho vývoje může dojít až k zániku a ztrátě. Orig. R. Hobza
-
Silenka širolistá (Silene latifolia) – samčí rostlina. Druh představuje klasický model pro studium evoluce pohlavních chromozomů. Foto: Wikimedia Commons, v souladu s podmínkami použití
-
Silenka širolistá (Silene latifolia) – samičí rostlina. Foto: Wikimedia Commons, v souladu s podmínkami použití; foto A. Salo
-
Silenka širolistá (Silene latifolia) představuje klasický model pro studium evoluce pohlavních chromozomů. Chromozom Y je největším v genomu a nedávné studie ukazují, že začal již ztrácet některé geny, a tím degenerovat. Foto R. Hobza
-
Chromozom Y silenky širolisté (Silene latifolia) je schopen se bránit před šířením retrotranspozonů, a tím brzdit degenerativní procesy. Červený signál – rozsah rozšíření konkrétního typu retrotranspozonu v genomu, zelený – specifická oblast pro chromozomy Y, zde tvořená tandemovou repeticí (blíže v textu). Foto R. Hobza
-
Chromozom chromozomy Y1 a Y2 u šťovíku kyselého (Rumex acetosa) jsou schopny se bránit před šířením retrotranspozonů, a tím brzdit degenerativní procesy. Červený signál – rozsah rozšíření konkrétního typu retrotranspozonu v genomu, zelený – specifická oblast pro chromozomy Y, zde tvořená tandemovou repeticí (blíže v textu). Foto R. Hobza
-
Samičí rostlina šťovíku kyselého (Rumex acetosa). U tohoto a některých příbuzných druhů mají samčí rostliny dva pohlavní chromozomy Y. Jejich značná variabilita může souviset s tím, že se nepodílejí na určení pohlaví – je dáno poměrem chromozomů X a autozomů. Foto D. Michalcová
Silenka širolistá (Silene latifolia) – samčí rostlina. Druh představuje klasický model pro studium evoluce pohlavních chromozomů. Foto: Wikimedia Commons, v souladu s podmínkami použití
