Pan to Felek

20 czerwca 2026
Blog szalonych naukowców

Wiedza o sposobie rozmnażania się pantofelka to klisza przywoływana w dyskusjach o kształcie edukacji. Wydawać mogłoby się więc, że proces ten jest dobrze poznany, skoro trafił do podręczników. Wręcz przeciwnie – znane są tylko podstawy, ale szczegóły wciąż są tajemnicą. Ostatnia publikacja 26 autorów, w tym Natalii Sawki-Gądek z Instytutu Systematyki i Ewolucji Zwierząt PAN, odkrywa część z nich, jednocześnie odsłaniając, że jest bardziej skomplikowane niż można oczekiwać.

Podręczniki mówią, że pantofelki i inne orzęski mają w komórce małe jądro (mikronukleus) i duże jądro (makronukleus). Mogą rozmnażać się przez podział komórki, ale również mogą wymieniać się materiałem genetycznym w procesie płciowym nazywanym koniugacją. Biorą w tym udział tylko mikronukleusy. Za to zawarte na nich geny nie ulegają ekspresji. W syntezie białłek biorą udział tylko geny z makronukleusa, a ten powstaje przez wielokrotne kopiowanie genów mikronukleusa. W gruncie rzeczy przypomina to sytuację znaną ze świata wielokomórkowców, gdzie geny z komórek linii płciowej są przekazywane potomstwu, a większość genów zawarta w komórkach wegetatywnych ulega ekspresji na potrzeby życia osobnika.

Badacze postanowili przeanalizować genom jednego z najbardziej znanych gatunków pantofelka – Paramecium aurelia. W rzeczywistości nie jest to jeden gatunek, a co najmniej 16 spokrewnionych gatunków nieodróżnialnych po wyglądzie. Spośród rzeczy, które udało się odkryć, to liczba chromosomów w mikronukleusie. Właściwie – przybliżona liczba, bo u pantofelka nie tworzą eleganckiego garnituru chromosomowego – kariotypu – takiego jak znany z podręczników do genetyki człowieka. Wynosi ona około 160. Dla porównania – u ludzi to 23 pary (chromosomy w mikronukleusie nie tworzą par – jest on haploidalny).

Tak duża liczba wynika z historii ewolucyjnej przodków pantofelków, w której kilkakrotnie doszło do podwojenia całego genomu. To dość częste zjawisko wśród organizmów, ale zwykle w dalszej ewolucji część chromosomów łączy się, przez co ich liczba zmniejsza się (bez zauważalnego zmniejszenia liczby genów, które na skutek mutacji nabierają nowych funkcji). U pantofelków jednak najwyraźniej fuzja chromosomów nie jest częsta. Z tego względu są one liczne, ale bardzo małe. Najmniejsze mają około 300 kbp (par zasad), a największe 1,2 Mbp. Dla porównania, najmniejszy ludzki chromosom (nie licząc Y), czyli 21 ma ponad 46 Mbp. Łącznie chromosomy mikronukleusa składają się na około 100 Mb.

Duża liczba drobnych genów nie jest wcale korzystna. Podczas procesów płciowych trudniej znaleźć swoją parę. Ostatecznie co czwarty osobnik potomny może mieć niewłaściwą ich liczbę. Z kolei wymiana genów między chromosomami podchodzącymi od różnych rodziców jest rekordowo duża. Jak dotąd współczynnik rekombinacji genów pantofelków jest największy spośród wszystkich dotąd stwierdzonych u eukariontów.

Badacze przypuszczają, że pantofelkom fuzję chromosomów utrudniają transpozony, czyli łatwo zmieniające pozycję odcinki DNA, z grupy helitronów. Same helitrony są znane od jakiegoś czasu i odkrywane są u kolejnych organizmów. Helitrony pantofelków jednak tworzą własną rodzinę o swoistych właściwościach. Niechętnie przeskakują między gatunkami, ale lubią umiejscawiać się przy telomerach, czyli końcówkach chromosomów, zapewne blokując ich łączenie się. Nie są to jedyne odkryte specyficzne fragmenty DNA modyfikujące zachowanie chromosomów. Ostatecznie większość z nich nie jest kopiowana podczas tworzenia makronukleusa, dlatego nie jest on jedynie zwielokrotnioną kopią mniejszego jądra. Podczas tego procesu około 30 procent DNA nie ulega skopiowaniu. Proces ten wymaga specjalnego aparatu usuwającego DNA niepotrzebny w zwykłym życiu komórki.

Uczniowie mogą być spokojni, procesy kopiowania DNA pantofelków są zbyt skomplikowane, aby wymagać ich znajomości.

Piotr Panek

fot. Wikipedysta Barfooz, licencja CC BY-SA 3.0

  • Olivier Arnaiz, Frédéric Guérin, Arnaud Couloux, Caridad Miró-Pina, Guillaume Pellerin, Irina Nekrasova, Joëlle Amselem, Jean-Marc Aury, Simran Bhullar, Andrea Frapporti, Emmanuelle Lerat, Isabelle Luyten, Sophie Malinsky, Nathalie Mathy, Alexey Potekhin, Vinciane Régnier, Natalia Sawka-Gądek, Amandine Touzeau, Augustin de Vanssay, Coralie Zangarelli, Hadi Quesneville, Mireille Bétermier, Karine Labadie, Laurent Duret, Eric Meyer, Sandra Duharcourt, Linda Sperling he tiny germline chromosomes of Paramecium aurelia have an exceptionally high recombination rate and are capped by a new class of Helitrons. BMC Biol 24, 99 (2026). https://doi.org/10.1186/s12915-026-02584-w
Reklama