Mouchou, která před téměř sto lety tak zaujala T. H. Morgana a později celý biologický svět, je octomilka obecná (Drosophila melanogaster). Její latinské rodové jméno lze přeložit jako milovnice rosy, což naznačuje, že jí vyhovuje vlhké prostředí. Také české jméno je výstižné. Určitě jste už tuto drobnou, tři milimetry velkou mušku viděli. Dospělci se živí sáním ovocných šťáv, larvy požírají kvasinky a plísně na hnijícím ovoci. Objevují se proto všude, kde probíhá alkoholové nebo octové kvašení. Jen si vzpomeňte, jak živo bylo po chvíli kolem rychle hnědnoucích banánových slupek, které jste zapomněli vyhodit.
Cesta do laboratoře
Octomilka si libuje v prostředí, které nám lidem nepřipadá příliš vábné. Samá hniloba, rozklad a zkáza, na první pohled nic zajímavého. Přesto se stala předmětem zkoumání generací biologů na celém světě, byly o ní napsány tlusté knihy, internet je plný stránek věnovaných jen a jen jí, přednáší se o ní na vysokých školách... Víme o ní více než o jakémkoli jiném mnohobuněčném organismu. Její zásluhou učinila obrovský pokrok zvláště genetika a embryologie, ale v menší míře se uplatnila i v jiných biologických oborech. Proč právě ona?
Když se Morgan rozhlížel po nejvhodnějším organismu pro své pokusy, usmálo se na něj štěstí v podobě genetika Franka Lutze, který ho upozornil na octomilky. Morgan ihned pochopil genialitu této volby. Kdyby genetici pracovali třeba se slonem, výsledků by se dočkali možná jejich vnuci. Životní cyklus octomilky trvá proti tomu pouhé dva týdny, takže během jediného roku je možno sledovat výsledky křížení na mnoha generacích. Slonů by navíc bylo i v sebelépe vybaveném vědeckém ústavu možno chovat pouze několik, a výsledky by proto vycházely s přesností "plus minus autobus". Zato tisíce octomilek umožňují provádět statisticky spolehlivé pokusy.
Rychle se množících druhů, které lze snadno chovat ve velkých počtech, by bylo samozřejmě možno nalézt mnoho, Morgan si nemusel vybírat pouze mezi slonem a octomilkou. Ta ale nabízela další výhodu. V buňkách jejích larev (zvláště ve slinných žlázách) jsou totiž chromozomy, jejichž DNA je až tisíckrát zmnožena. Chromozomy jsou proto tak dlouhé a tlusté, že jsou snadno pozorovatelné i obyčejným mikroskopem. Různě husté oblasti navíc vytvářejí tmavé a světlejší pruhy, které usnadňují orientaci. Je to, jako by příroda vědcům nabídla silnou lupu.
Cílenými zásahy do DNA vědci připravili různé mutanty. Na prvním obrázku je normální octomilka, na druhém octomilka se dvěma páry očí, na třetím s malýma očima na křídlech.
Genetika před sto lety
Pro pochopení významu Morganových objevů si musíme uvědomit, jak málo tehdy lidé o dědičnosti věděli. V roce 1908 uplynuly teprve čtyři roky od znovuobjevení Mendelových zákonů a věřilo se, že nositeli dědičné informace jsou bílkoviny, a nikoli DNA, jejíž struktura byla popsána až roku 1953. O technických možnostech dnešních genetiků, kteří dokáží číst informaci v DNA písmenko po písmenku, se vědcům počátku 20. století ani nesnilo.
Sám Morgan zpočátku Mendelovi nedůvěřoval, ale výsledky pokusů s octomilkou ho přesvědčily o tom, že moravský kněz měl pravdu. Zároveň však zjistil, že v některých případech Mendelovy zákony nefungují tak, jak by měly. Ve svých chovech nalezl mutované jedince, lišící se například barvou očí, a jejich křížením s běžnými octomilkami tyto odchylky vysvětlil. Mendel počítal s tím, že geny jsou na sobě zcela nezávislé. Morgan ale prokázal, že leží seřazeny jeden za druhým na chromozomech a každý má své stálé místo, na němž ho najdeme u všech jedinců téhož druhu. Dnes to může znít banálně, ale v té době se jednalo o objev prvořadého významu - konečně bylo s jistotou prokázáno, že chromozomy mají co do činění s dědičností, že genetická informace je uložena právě v nich. Bylo to, jako by se náhle zvedla mlha a objevila se cesta, po níž se lze ubírat za dalším poznáním tajemství života.
Podivní mutanti
Po Morganovi ve výzkumu octomilky pokračovali další vědci. Jednak se ukázala jako skutečně ideální pokusné zvíře, jednak by bylo škoda nevyužít toho, co o ní už bylo známo. Nejprve se v umělých chovech hledali mutanti, kteří se tam objevili sami od sebe: mouchy s bílýma očima nebo jinak na první pohled zvláštní. Od 30. let si však člověk začal hrát na stvořitele a mutanty sám vytvářel. Nejprve působením rentgenového záření, později i chemickými látkami, které poškozují molekuly DNA a pozměňují geny. V laboratořích se rodily mušky slepé, se dvěma páry křídel, s nohama na hlavě nebo s očima na křídlech. Tak bylo možno poznat funkce genů a pochopit mechanismy, které zajišťují správný vývoj orgánů.
K čemu je to dobré?
Dnes je k dispozici řada metod, jejichž prostřednictvím vědci s genetickou informací octomilky pracují jako autor kuchařky, který svou knihu přepracovává pro nové vydání. Jako se v receptu na dort vymění jahody za ananas, tak vědci zasahují do souboru muších genů, jakéhosi "receptu na výrobu octomilky", pozměňují ho a sledují důsledky.
Není to bezúčelné hraní. Asi 60 % jejích genů má své "příbuzné" mezi lidskými geny. Sledováním jejich funkce v muším těle je proto možno dozvědět se mnohé o nás samých. Nedávno publikovaná studie uvádí, že kolem 70 % genů, které u člověka způsobují nemoci včetně několika forem rakoviny, má svou obdobu i v genomu octomilky. Malinká muška tak může pomoci v boji proti nebezpečným lidským chorobám.
1 - normální octomilka
2 - zkroucená křídla
3 - žluté tělo
4 - krátká křídla
5 - bílé oči
6 - nohy místo tykadel
7 - nevyvinuté oči
ALKOHOLIČKA
Kvasinky na hnijícím ovoci, které octomilky vyhledávají, přeměňují ovocné cukry na alkohol. Octomilky a jejich larvy proto žijí v prostředí na alkohol bohatém, dokonce ho i v nemalém množství konzumují. Přesto se neopijí! Mají totiž velké množství enzymu, který dokáže alkohol rychle štěpit. Člověk ho má sice také, ale v menší koncentraci - alkohol na nás proto působí mnohem silněji.
MAPA OCTOMILKY
Významný americký fyzik Richard Feynman kdysi pobouřil jednu knihovnici, když na ní požadoval mapu kočky. "Mapu kočky, pane? Patrně myslíte anatomický obraz," opravila ho pohoršeně. Tehdy si Feynman, který rád bořil zaběhnuté stereotypy, skutečně pouze hrál se slovy. Dnes by mu vzdělaná knihovnice bez mrknutí oka nabídla mapy celé řady organismů, od bakterií a prvoků přes rostliny až po různé živočichy včetně člověka. Jedná se o mapy genetické (tento pojem se používá zcela běžně), jež zobrazují umístění jednotlivých genů na chromozomech. Právě octomilka byla jedním z prvních druhů, pro které byla taková mapa sestavena. Navíc patří k několika desítkám organismů, u nichž známe nejen pozice genů, ale i přesné pořadí všech písmenek genetické abecedy. Od letošního roku lze totéž říci i o člověku. Nastává tak zcela nová etapa genetického výzkumu.
