Původ „průmyslového melanismu“ odhalen

van’t Hof A.E., Edmonds N., Dalíková M., Marec F., Saccheri I.J. (2011) Industrial melanism in British peppered moths has a singular and recent mutational origin. Science: 15 May 2011 online.

Průmyslový melanismus byl popsán v 19. století v Anglii, kdy se během Průmyslové revoluce objevily u řady můr s kryptickým zbarvením, připomínajícím světlou kůru listnatých stromů, černé (melanické) formy, které lépe splynuly se silně znečištěným prostředím a byly tak méně nápadné pro ptačí predátory. Učebnicovým příkladem této rychlé evoluční odpovědi (selekce) na drastické změny životního prostředí se stal drsnokřídlec březový (Biston betularia), motýl z čeledi píďalkovitých (Geometridae).

První oficiální záznam zcela melanické formy drsnokřídlece březového, nazvané carbonaria, pochází z okolí Manchesteru z roku 1848. Tato forma se velmi rychle šířila v průmyslových částech Anglie a během 50 let téměř úplně vytlačila původní světlou formu, zvanou typica. V roce 1898 již tvořila 95% populace v nejvíce znečištěných oblastech Velké Británie. Teprve po přijetí legislativy na snížení znečištění ovzduší v 60. letech minulého století začal výskyt formy carbonaria klesat z 95% na asi 82% v roce 1975. V dnešní době je její výskyt ve Velké Británii spíše raritou.

Je pochopitelné, že výzkumu genetické podstaty formy carbonaria byla věnována velká pozornost. Avšak navzdory tomu, že se mezi genetiky a evolučními biology stala „celebritou“, se pouze podařilo zjistit, že carbonaria je řízena dominantní mutací neznámého genu. Dokonce ani nedávné testování 16 známých melanických genů hmyzu kolegy z University v Liverpoolu nevedlo k jeho odhalení.

Naše laboratoř se od roku 2008 podílí na projektu týmu Ilika Saccheriho z University v Liverpoolu, zabývajícího se detailním mapováním genomu drsnokřídlece březového. Teprve tento výzkum přinesl nové zásadní poznatky o genetické podstatě mutace carbonaria. Kolegové z Liverpoolu identifikovali molekulární markery v těsné vazbě s mutací carbonaria a analýzou DNA velkého množství odchycených jedinců i muzejních exemplářů obou forem, původní typica a mutantní carbonaria, prokázali, že všechny anglické exempláře carbonaria mají společný původ a že tato forma vznikla jedinou mutační změnou. Vazebným mapováním též prokázali, že gen carbonaria leží v oblasti genomu odpovídající chromosomu 17 modelového druhu bource morušového (Bombyx mori). V naší laboratoři jsme pak identifikovali homologní chromosom 17 u drsnokřídlece a lokalizovali oblast genu carbonaria pomocí fluorescenční in situ hybridizace (FISH) s molekulární sondou, připravenou z bakteriálního umělého chromosomu (BAC) genomové knihovny drsnokřídlece. Společná publikace, uveřejněná v prestižním časopise Science, tedy dokazuje, že mutace carbonaria vznikla nově jedinou relativně nedávnou mutační událostí v Anglii a je řízena novým, dosud pro vědu neznámým melanickým genem. Naše práce však vymezila jeho lokalizaci na relativně malou oblast chromosomu 17 (cca 200 kilobází DNA). Tato oblast se shoduje s genomovou oblastí jiných motýlů, kde jsou dle současných studií lokalizovány hlavní regulační geny vzoru křídel motýlů.

• http://www.sciencemag.org/content/332/6032/958.abstract
• http://www.sciencemag.org/content/332/6032/958
• http://www.cas.cz/sd/novinky/hlavni-stranka/110415-prumyslovy-melanismus.html
• http://www.lidovky.cz/cesti-vedci-pomohli-odhalit-tajemstvi-mur-fim-/veda.aspx?c=A110414_222512_ln_veda_mev
• http://veda-a-technika.eurozpravy.cz/veda/26171-cesti-vedci-pomohli-odhalit-tajemstvi-mur/
• http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/29654/title/Textbook-moth-mutation-located/
• http://www.nature.com/news/2011/110414/full/news.2011.238.html
• https://www.sciencenews.org/article/new-light-moths-gone-soot-colored
• http://www.theaustralian.com.au/news/health-science/moth/story-e6frg8y6-1226039554685