Kdo roste nejrychleji?

MOSKVA, 7. srpna – Zprávy RIA. Dětství a dospívání afrických halančíků se ukázalo jako nejkratší na Zemi. Zcela vyrostou pouhé dva týdny po narození, píší vědci v článku publikovaném v časopise Current Biology.

5. února 2018 23:30

“Dlouho jsme měli podezření, že některé populace těchto ryb mohou za určitých podmínek rychle růst.” Ale ani jsme si nedokázali představit, že tak rychlé dozrávání není u halančíků výjimkou, ale normou,“ říká Martin Reichard z Ústavu biologie obratlovců AV ČR v Brně.

Rychlost růstu a dospívání mnoha druhů savců, ptáků a dalších zvířat se velmi liší. Například sloni, kosatky a lidské děti dospívají velmi pomalu, stráví více než deset let, zatímco ostatní zvířata – králíci, slepice nebo kachny – rostou poměrně rychle.

Tyto rozdíly jsou způsobeny několika biologickými a environmentálními faktory. Zejména nestabilní prostředí podpoří přežití a šíření zvířat, která velmi rychle dosáhnou pohlavní dospělosti, zatímco jejich příbuzní, jejichž pomalý životní cyklus jim neumožňuje přizpůsobit se novým podmínkám, budou zničeni.

Reichard a jeho kolegové objevili nejextrémnější příklad tohoto druhu pozorováním životního cyklu halančíka afrického (Nothobranchius furzeri). Tito malí obratlovci tráví většinu svého života jako vajíčka zapuštěná v půdě vysychajícího dna jezera, kde žili jejich rodiče.

20. srpna 2013, 20:05

Když začne období dešťů a v savanách se znovu objeví jezera, sušená vejce jsou „vzkříšena“ a halančíky začnou rychle růst. Dříve se předpokládalo, že dosáhnou pohlavní dospělosti přibližně dva až tři měsíce po vylíhnutí.

Umírají stejně rychle, zřídka přežijí déle než šest až sedm měsíců. Nejdéle žijící halančík chovaný v akváriu vydržel žít jen devět měsíců. Rychlý růst a úhyn těchto ryb již dlouho přitahoval genetiky a další specialisty studující molekulární mechanismy stárnutí.

Jak poznamenává Reichard, tak krátký životní cyklus vedl mnoho vědců k pochybnostem, že se halančíky chovají ve volné přírodě stejným způsobem. Aby si ověřil, zda je to pravda, vydal se jeho tým na výpravu do Mosambiku, kde žijí přirozené kolonie těchto ryb.

Aby vědci pozorovali rychlost růstu, pravidelně lovili ryby z louží v savaně, jejichž dobu vzniku přesně znali, počítali počet vrstev v jejich ušních kamenech a sledovali, jak rychle hynou.

Ukázalo se, že experimenty v laboratořích značně podcenily rychlost růstu ryb. V jezerech, která Reichard a jeho kolegové pozorovali, potěr dosáhl pohlavní dospělosti za pouhé dva týdny. Během této doby se jejich hmotnost zvýšila několik setkrát a jejich délka přibližně desetkrát.

24. května 2018, 13:20

Jaké jsou rozdíly mezi experimenty v laboratoři a pozorováním v Africe? Jak vědci poznamenávají, důvodem by mohlo být to, že dočasné nádrže v savanách zcela vyschnou přibližně za tři až pět měsíců. Proto je nesmírně důležité, aby ryby měly čas vyrůst a rozmnožit se za ještě kratší dobu, než když žijí ve stabilním akváriu v laboratoři.

Nyní se biologové snaží, aby ryby vyrostly a stárly stejně rychle v laboratorním prostředí. Pokud se jim podaří tento problém vyřešit, pak se halančíky mohou stát jedním z hlavních pomocníků vědců při odhalování tajemství lidského stárnutí a vytváření prostředků pro prodloužení života.

Výzkumníci ze Salku zjistili, že miniaturní vodní rostlina poskytuje pohled na principy návrhu genomu, které by mohly pomoci vyvinout další generaci plodin.

Home — Salk News — Výzkum dohání nejrychleji rostoucí rostlinu na světě

Salk News

Výzkum dohání nejrychleji rostoucí rostlinu světa

Výzkumníci ze Salku zjistili, že miniaturní vodní rostlina poskytuje pohled na principy návrhu genomu, které by mohly pomoci vyvinout další generaci plodin.

LA JOLLA-wolfia, také známý jako okřehek, je nejrychleji rostoucí známá rostlina, ale genetika stojící za úspěchem této podivné malé rostliny byla pro vědce dlouho záhadou. Nyní, díky pokroku v sekvenování genomu, vědci zjišťují, čím je tato rostlina jedinečná, a v tomto procesu objevují některé základní principy rostlinné biologie a růstu.

Úsilí mnoha výzkumníků vedených vědci ze Salk Institute přináší nové údaje o genomu rostliny, které vysvětlují, jak je rostlina schopna tak rychle růst. Studie byla zveřejněna v únorovém čísle časopisu 2021. Výzkum genomu, pomůže vědcům pochopit, jak rostliny obchodují s růstem a dalšími funkcemi, jako je zakořeňování a ochrana proti škůdcům. Tento výzkum má důsledky pro návrh zcela nových závodů optimalizovaných pro specifické funkce, jako je zvýšení ukládání uhlíku, aby se pomohlo vyrovnat se změnou klimatu.

„Velký pokrok ve vědě přinesly velmi jednoduché organismy, jako jsou kvasinky, bakterie a červi,“ říká Todd Michael, první autor článku a profesor výzkumu v Salk Laboratory of Molecular and Plant Cellular Biology. „Myšlenka je taková, že můžeme použít naprosto minimální rostlinu, jako je např wolfia pochopit základní pracovní principy toho, co dělá rostlinu rostlinou.“

Wolfiya, který roste ve sladké vodě na všech kontinentech kromě Antarktidy, vypadá jako drobná plovoucí zelená semínka, každá rostlina má velikost špendlíkové hlavičky. Nemá žádné kořeny a pouze jedinou srostlou strukturu stonku a listu zvanou vějířovitý list. Rozmnožuje se jako kvasinky, když dceřiná rostlina vyrazí z mateřské rostliny. Někteří odborníci odhadují dobu zdvojnásobení na jeden den. wolfia se může stát důležitým zdrojem bílkovin pro výživu rostoucí světové populace. (Jí se již v částech jihovýchodní Asie, kde je známá jako khai-nam, což v překladu znamená „vodní vejce“.)

Abychom pochopili, jaká zařízení wolfiagenom vysvětluje jeho rychlý růst, vědci pěstovali rostliny v cyklech světlo/tma a poté je analyzovali, aby určili, které geny byly aktivní v různých denních dobách. (Růst většiny rostlin je regulován cyklem den/noc, přičemž většina růstu nastává v ranních hodinách.)

“Překvapivě, wolfia má pouze polovinu genů, které jsou regulovány cykly světlo/tma ve srovnání s jinými rostlinami,“ říká Michael. „Myslíme si, že proto tak rychle roste. Nemá žádná pravidla omezující, jak dlouho může růst.“

Vědci také zjistili, že chybí geny spojené s dalšími důležitými prvky chování rostlin, jako jsou obranné mechanismy a růst kořenů. “Tato rostlina ztratila většinu genů, které nepotřebuje,” dodává Michael. “Zdá se, že se vyvinulo tak, že se soustředí pouze na nekontrolovaný rychlý růst.”

“Údaje o wolfia Genom může poskytnout důležité informace o vztahu mezi tím, jak rostliny vyvíjejí svůj tělesný plán a jak rostou,“ říká výzkumník a profesor HHMI. Joseph Ecker, který je také ředitelem Salk Laboratory for Genomic Analysis a spoluautorem článku. “Tato rostlina slibuje, že bude novým laboratorním modelem pro studium základního chování rostlin, včetně toho, jak geny přispívají k různým biologickým aktivitám.”

Jednou z aktivit Michaelovy laboratoře je studium toho, jak navrhnout nové rostliny od začátku, aby mohly být optimalizovány pro konkrétní chování. Tato studie rozšiřuje znalosti základní biologie rostlin a také nabízí potenciál pro zlepšení plodin a zemědělství. Tím, že rostliny budou moci lépe ukládat uhlík z atmosféry ve svých kořenech, což je přístup, který propagoval Salk. S iniciativou Plant Utilization Initiative mohou vědci optimalizovat rostliny, aby pomohly vyrovnat se s hrozbou změny klimatu.

Michail plánuje pokračovat ve studiu wolfia Chcete-li se dozvědět více o genomové architektuře vývoje rostlin, pomocí této zjednodušené rostliny porozumíte sítím, které řídí osud.

Dalšími autory studie byli Nolan Hartwick, Florian Jupe a Justin P. Sandoval ze Salku; Evan Ernst a Robert A. Martienssen z Cold Spring Harbor Laboratory; Philomena Chu, Sarah Gilbert a Eric Lam z Rutgers, State University of New Jersey; Douglas Bryant a Todd S. Mockler z Donald Danforth Plant Science Center; Stefan Ortleb, Jörg Fuchs a Lyudmila Borisyuk z Ústavu genetiky rostlin a výzkumu plodin. Leibniz v Německu; Erin L. Baggs a Ksenia V. Krasileva z University of California, Berkeley; K. Sowjanya Sri z Kerala Central University, Indie; a Klaus J. Appenroth z Jenské univerzity. Friedrich Schiller, Německo.

Tato práce byla financována Ministerstvem energetiky USA, Úřadem pro vědu, Úřadem pro biologický a environmentální výzkumný program. Byl také podpořen grantem Project Hatch z New Jersey Agricultural Experiment Station na Rutgers University a Howard Hughes Medical Institute.

DOI: 10.1101/gr.266429.120