Transcript alela
Péče o biodiverzitu Jan Plesník Agentura ochrany přírody a krajiny ČR Praha [email protected] http://www.chm.nature.cz Genetická diverzita a) b) Týká se rozmanitosti genů v rámci populací a druhů Popisuje: odlišné populace v rámci téhož druhu rozdílné jedince v rámci určité populace Genetická diverzita a) b) Obvykle roste se zvyšující se početností (abundancí) populace Genetické termíny: alela – různé formy téhož genu mutace – změna v DNA, která do genofondu vnáší změny: je výhradním zdrojem genetické variability Genetická diverzita genofond – soubor všech genů a alel v populaci genotyp – určitá kombinace alel jedince fenotyp – soubor znaků a charakteristik jedince: anatomické, morfologické, fyziologické a biochemické vlastnosti, které jsou projevem jeho genotypu v určitém prostředí Genetická diverzita Kolik genů obsahuje genom (veškerá genetická informace) u některých druhů? • Bakterie 1 000 • Cévnaté rostliny nebo mnohobuněční živočichové 400 000 Genetická diverzita Genomika • až dosud byl úplný genom popsán jen u více než 150 druhů • člověk 26 000–38 000 genů (2001) • dalších 600 projektů sekvencování genomu prokaryotních a eukaryotních organismů Genetická diverzita Nejlépe známa • u modelových druhů molekulární a vývojové biologie (E. coli, Caenorhabditis elegans) • u plemen hospodářských a domácích zvířat a odrůd a kultivarů plodin Genetická diverzita Nejlépe známa • u hospodářsky významných dřevin • u hospodářsky významných mořských ryb Genetická diverzita Naše znalosti genetické diverzity planě rostoucích rostlin a volně žijících živočichů zůstávají značně omezené: každý druh zahrnuje v průměru 220 odlišných populací Genetická diverzita Ochranářská genetika (conservation genetics) představuje aplikaci genetiky s cílem zachovat druhy jako samostatné jednotky schopné se vyrovnat s měnícím se prostředím zaměřuje se na málo početné populace cílových druhů planě rostoucích rostlin, volně žijících živočichů a dalších organismů Genetická diverzita Pokles genetické diverzity se projeví : • ztrátou konkrétních alel • poklesem zdatnosti (fitness) organismu • sníženou přirozenou obnovou populace Inbríding (příbuzenské křížení, příbuzenské oplodnění, příbuzenská plemenitba): koeficient inbrídingu, inbrední deprese Genetická diverzita efekt hrdla láhve efekt zakladatele kolonizace nového prostředí nebo pěstování či chov v lidské péči zubr: 12 jedinců, bělověžská linie 7 jedinců, z toho 3 samice kůň Převalského: 12 jedinců, projevy zdomácňování Genetická diverzita pravidlo 50/500 Izolované populace by měly mít nejméně 50 a ideálně 500 jedinců, aby si udržely svou genetickou diverzitu Genetická diverzita vír vymírání (vortex) účinná početnost populace (EPS) – počet jedinců, kteří se v populaci skutečně rozmnožují závisí na více činitelích obvykle 10 % skutečné početnosti populace Genetická diverzita genetický drift - zvláštní typ přírodního výběru, založený na náhodě při produkci potomstva, který nesouvisí s vlastnostmi nebo projevy selektovaného znaku U málo početných populací se frekvence alel náhodně mění z generace na generaci v závislosti na tom, kteří jedinci se rozmnožují Jde o kolísání v četnosti výskytu určitého genu v populaci během určité doby, způsobené spíše náhodnými událostmi než přírodním výběrem. Během dalších generací může vést ke změně složení dané populace Genetická diverzita Nezbytný předpoklad pro udržení evolučních procesů v rámci druhů: ulehčuje přizpůsobení (adaptace) druhu na měnící se podmínky prostředí v průběhu mikroevoluce „evoluční polévka“ mikroevoluce – současná evoluce Genetická diverzita • • Zdroj přírodního genetického materiálu pro zemědělství, lesnictví a rybářství tradiční postupy (šlechtění, křížení) moderní biotechnologické postupy: genové inženýrství (cílené genetické modifikace syntetická biologie: tvorba umělých počítačem navržených organismů (poprvé květen 2010, dnes viry, bakterie, sinice, řasy) Genetická diverzita Biopirátství Činnost, kdy je konkrétní genetický materiál nebo tradiční znalost jeho využívání získány bezplatně v rozvojové nebo postkomunistické zemi bez jejího předcházejícího souhlasu a poté patentován v určitém hospodářsky vyspělém státě, nejčastěji nadnárodní farmaceutickou nebo zemědělskou firmou Bioprospektorování Genetická diverzita Genetický zdroj - jakýkoli materiál rostlinného, živočišného, mikrobiálního nebo jiného původu, který obsahuje funkční geny (jednotky dědičnosti), a to včetně produktů soudobých biotechnologických postupů Genetická diverzita Rovnoprávné a spravedlivé rozdělování přínosů plynoucích z využívání genetických zdrojů včetně odpovídajícího přístupu k nim (ABS): příprava mezinárodního režimu Poměr Sever : Jih vlastnictví 1 : 4 spotřeba 4 : 1 Genetická diverzita Více než 70 % léčiv, které vykazují nadějné výsledky při léčení a předcházení rakovině, pochází z rostlin, žijících v tropických deštných pralesích Alkaloidy z madagaskarské rostliny Cataranthus roseus zvyšují pravděpodobnost přežití leukémie u dětí z původních 5–25 % na 80 %: čistý zisk farmaceutické firmy 100 milionů USD (2 miliardy Kč) ročně Genetická diverzita Geny z rajčete, rostoucího planě v peruánských Andách, zvýšily roční prodej této zeleniny v USA z 5 milionů na 8 milionů dolarů (ze 100 na 160 milionů Kč). Jediný gen, importovaný z jisté odrůdy ječmene z Etiopie, se používá na ochranu kalifornského ječmene před žlutým trpasličím virem: díky tomuto opatření se v Kalifornii ročně sklízí ječmen v hodnotě 160 milionů dolarů (3,2 miliardy Kč). Genetická diverzita Brazílie křovinář žararaka: jed ředí u obětí krev a snižuje krevní tlak USA, Velká Británie izolován toxin a syntetizován analog captocril 1981 USA patent captoten Genetická diverzita V USA patentování částí lidského genomu otázka patentů – pouze inovace cena patentů: nejméně milion USD (20 milionů Kč) Světová obchodní organizace (WTO): uznává pouze patenty Genetická diverzita Vhodný příklad ABS sukulent Hoodia gordonii roste v poušti Kalahari v Namibii a Botswaně Sány (Křováky) využíván k tlumení pocitu hladu a žízně Genetická diverzita nejúčinnější prostředek na snižování hmotnosti Jihoafrická rada pro vědecký a průmyslový výzkum, která preparát z rostliny patentovala, vyplácí Sánům 10 % ze zisku Genetická diverzita Tři hlavní cíly Úmluvy o biologické rozmanitosti (CBD) ochrana biodiverzity na všech jejích úrovních (genetická, druhová, ekosystémová + kulturní) 2) udržitelné (rozumné, moudré) využívání jejích složek 3) spravedlivé a rovnoprávné rozdělování přínosů z využívání genetických zdrojů, zahrnující spravedlivý přístup ke genetickým zdrojům, odpovídající přenos významných technologií, přičemž je nutné brát v úvahu všechna vlastnická práva, a přiměřené financování (ABS) Genetická diverzita 10. zasedání konference smluvních stran CBD, Nagoja, říjen 2010 Sjednán Protokol pro přístup ke genetickým zdrojům a spravedlivému sdílení přínosů z jejich využívání kompromisní text po 12 letech vyjednávání úprava vztahů mezi poskytovateli a uživateli genetických zdrojů souhlas poskytovatele nutný ještě před získáním zdroje v platnost měl vstoupit 2012, k 7.1.2013 jej ratifikovalo 11 zemí, z významných jen Indie