Ve svých mnoha variantách jsou rajčata jednou ze světově nejoblíbenějších a nejrozšířenějších plodin současnosti. Nad čím se však již běžný konzument příliš nezamýšlí je, jak zamotaná cesta změn a mutací genetického materiálu přivedla rajčata k jejich dnešní podobě, jíž vděčí za svou popularitu. Více než tisíciletá evoluce rajčat s sebou přinášela přirozené mutace. Poté však do hry vstoupil člověk, jehož počínáním došlo v průběhu staletí k pečlivé pěstitelské selekci rajčat specifických vlastností a charakteristik dle naší chuti; tedy jakési rajčatové domestikaci. Dnes přichází zlom podobný, máme k dispozici revoluční technologii úpravy genomu CRISPR, která nám umožňuje vytvářet velmi specifické mutace rajčat a dalších plodin, a ještě více vylepšovat jejich vlastnosti.

Ve složitém systému genetických modifikací, ať už přírodních nebo umělých, žádná mutace nestojí sama o sobě. Každá z nich se projevuje na komplexním systému tisíců jiných mutací „v pozadí“ (angl. background mutations, BM), které představují jakési historické evoluční dědictví. Co kdyby mohla jediná z těchto BM signifikantně měnit výsledek cíleně vkládané mutace? Tato otázka tvoří jádro společného průzkumu rostlinného genetika Zacharyho Lippmana a počítačového vědce Davida McCandlishe z americké Cold Spring Harbor Laboratory, jehož výsledky byly publikovány v Science.

Při zkoumání předvídatelnosti šlechtění rajčat přirozenými mutacemi a mutacemi CRISPR se vědci zaměřili na gen SlCLV3, známý tím, že se jeho přirozená mutace projevuje zvětšením plodů. Především se pak věnovali zkoumání toho, zda různé přirozené a upravené mutace mohou mít podobné účinky na velikost rajčat v závislosti na přítomnosti dvou dalších genových mutací. 

S využitím technologie CRISPR vytvořili sérii mutací v genu SlCLV3 a zkombinovali je s mutacemi v genech, které interagují s SlCLV3. Výsledek? Kohorta 46 kmenů rajčat, z nichž každý obsahuje odlišné kombinace mutací.

Jejich zjištění odhalila, že účinky mutací SlCLV3 byly předvídatelnější v případech, kdy byly přítomny i některé další mutace. Zatímco mutace v jednom genu konzistentně ovlivňovaly velikost rajčat, jiné geny přinesly nepředvídatelné výsledky. Obzvláště pozoruhodné je, že nejpříznivějšího efektu bylo dosaženo v přítomnosti dvou mutací, které se objevily před tisíciletími a hrály klíčovou roli v domestikaci rajčat.

Tento nový výzkum McCandlishe a Lippmana nám může pomoci lépe porozumět předvídatelnosti genetických modifikací. Jedna věc je jistá, v oblasti mutací plodin záleží na genetickém kontextu. To podtrhuje potřebu přehodnotit roli BM. Jak poznamenává McCandlish: „Budeme se s tím muset potýkat, až začneme vyrábět více vysoce vylepšených organismů, zavedení 10 až 20 mutací by mohlo značně zvyšovat pravděpodobnost nepředvídaných výsledků,“ přičemž zdůrazňuje zásadní význam pochopení genetického pozadí při hledání inženýrské dokonalosti.

8. 1. 2024, Václav Peroutka

Zdroje:

• https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5222
• https://www.cshl.edu/you-say-genome-editing-i-say-natural-mutation/
• https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231019151741.htm

Zdroj článku: BIOTRIN