Století lidé jsou stále ještě spíš raritou, stoleté stromy jsou proti tomu zcela běžnou záležitostí. Nejstarší dřeviny rostou na Zemi tisíce let. Tajemství dlouhověkosti rostlin zajímá řadu vědců a odpovědi někdy nalézají i díky výzkumům jiných fenoménů.
Poodhalit tuto záhadu se teď podařilo Karlu Říhovi z Ceitecu MU, který se spolu s bývalými kolegy z vídeňského Gregor Mendel Institutu věnoval zkoumání toho, jak si rostlinné buňky chrání genetickou informaci. Přišli na to, že u rostlin nedochází na rozdíl od jiných organismů k masivním mutacím, které způsobují rychlejší stárnutí a zásadní změnu genomu. Výsledky výzkumu publikoval nedávno časopis Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
Všechny organismy na Zemi se v podstatě vyvíjejí z jedné buňky. Tato prvotní buňka, v případě lidí vzniklá splynutím vajíčka a spermie, se postupně dělí a dává tak vzniknout všem orgánům daného jedince. Mimo jiné se vytvářejí i buňky zárodečné linie, z nichž později vznikne nový jedinec, a které tak přenášejí genetickou informaci do další generace.
U živočichů se linie zárodečných buněk odděluje velmi záhy po oplodnění a vědci se domnívají, že se to děje kvůli ochraně dědičného materiálu před mutacemi v DNA, k nimž jsou buňky nejnáchylnější právě při dělení.
„U rostlin však oddělená zárodečná linie neexistuje, jejich orgány vznikají až v postembryonálním vývoji, tedy během růstu rostliny. Jejich buňky by tak měly být zatížené velkým počtem mutací, které se přenášejí do dalších generací, ale to se nepotvrdilo,“ uvedl Říha.
Za růstem rostlin stojí takzvané meristematické buňky, které jsou obdobou živočišných kmenových buněk. Tyto malé shluky buněk se nacházejí na vrcholu stonků, v poupatech a špičkách kořenů, kde se dělí a přetvářejí v buňky s různými funkcemi, z nichž se skládají listy, kmeny či květy. „Neustálé dělení by tak mělo vést k tomu, že třeba u dlouhověkých stromů by větve, které vyrostly s odstupem staletí, měly být geneticky odlišné,“ podotkl Říha.
Zkracování telomer
Poprvé narazil na rozpor s touto teorií zhruba před patnácti lety, když si chtěl u rostlin ověřit délku telomer. To jsou struktury, které chrání konce chromozomů nesoucích DNA organismu a při každém buněčném dělení se o něco zkrátí. „Předpokládal jsem tedy, že v nových listech budou telomery kratší než v těch starších, k mému překvapení ale byly stejně dlouhé,“ popsal Říha prvotní impuls, který ho k výzkumu vedl.
Začal se tedy vedle dalších výzkumů zabývat i tím, jak zjistit, kolikrát se meristematické buňky v rostlinách během života rozdělí. Během let vymyslel s kolegy řadu experimentů a technik, jak počet buněčných dělení zjistit.
„Zpřesnili jsme měření délky telomer, které se při dělení buněk zkracují o přesně definované, stejně velké úseky. Pak jsme je změřili u meristematických buněk nové rostlinky a posléze u jejích potomků a zjistili tak počet buněčných dělení za jednu generaci,“ přiblížil molekulární biolog. Zjistili, že během života rostliny se telomery zkracují jen minimálně a k největšímu úbytku dochází během pohlavního rozmnožování, tedy od květu do vytvoření semene.
„Dále jsme si chtěli ověřit, zda má délka života vliv na počet buněčných dělení a vznik nových mutací. Využili jsme pokusné rostliny, huseníčku rolního, a prodloužili délku jeho života z obvyklých dvou měsíců na půl roku. Délka života byla tedy trojnásobná a asi desetinásobný byl objem vytvořených listů. Telomery se však zkrátily jen asi o dvacet procent,“ uvedl Říha
Vědci tak ukázali, že počet dělení buněk tvořících zárodečnou linii závisí podstatně méně na délce života, než se předpokládalo. „U dvouměsíční rostliny jsme napočítali asi 34 buněčných dělení, u půlroční to bylo 39 dělení zárodečných buněk,“ dodal Říha.
Odborníci se snažili odhalit, proč je četnost těchto dělení u rostlin tak nízká. „Meristém se skládá z více typů buněk. Periferní se rychle a neustále dělí, ale pak existují shluky buněk, které se příliš často nedělí. Domníváme se, že tyto buňky slouží jako rezervoár, ze kterého se jednou za čas vytvoří nové periferní buňky a tím obnoví původní DNA rostliny a zamezí tak rozšíření mutací,“ dodal biolog.
Podle něj je toto možná odpověď na otázku, proč jsou rostliny tak dlouhověké. „Uvedený mechanismus totiž minimalizuje riziko mutací, které jsou pro vývoj konkrétních rostlin či jednotlivých živočichů během života spíš škodlivé,“ dodal.
