Souměrní jen navenek
Stoupni si před zrcadlo. Dvě oči, dvě uši, dvě ruce ve stejné výšce. Tělo působí jako dokonale souměrný výtvor, jako by šlo o dvě identické poloviny.
Stačí ale nahlédnout dovnitř a souměrnost se rozpadne. Srdce sedí vlevo, játra vpravo, žaludek i slezina mají svoje pevné místo a žádný z těchto orgánů nemá dvojče na druhé straně těla. U malé části lidí je přitom celé uspořádání přesně obrácené, jako by se dívali sami na sebe v zrcadle. Lékaři tomu říkají situs inversus. Tělo tedy souměrné není, jen to tak zvenčí vypadá.
Kdo rozhodne, která strana je která
Na úplném začátku vývoje je embryo jen hrstka naprosto stejných buněk. Žádná z nich nenese nálepku „budu srdce, a to nalevo“. Přesto se u drtivé většiny lidí i zvířat během pár dní vývoje všechno srovná do stejného vzorce.
Otázka, nad kterou si vědci dlouho lámali hlavu, zní jednoduše: kde přesně padá rozhodnutí o levé a pravé straně, když na povrchu embrya není vidět vůbec nic, co by nějaký směr napovídalo?
Tanec buněk, který určí směr ulity
Odpověď přinesl nečekaně svět plžů. Plovatka bahenní, drobný sladkovodní plž, má ulitu, která se u jedněch jedinců stáčí doprava, u jiných doleva, a tenhle rozdíl lze sledovat už od prvních dělení vajíčka.
Chemička Reiko Kuroda z Tokijské univerzity v roce 2009 popsala, co se přitom přesně odehrává. Embryo se nejdřív rozdělí na dvě, pak na čtyři stejně velké buňky. Při dalším dělení ale vzniknou menší buňky, které se usadí na těch větších, trochu jako by se pingpongové míčky opřely o tenisové. A právě tyhle menší buňky se před usazením do mezer mezi velkými buňkami otočí buď po směru, nebo proti směru hodinových ručiček.
Ten směr otočení rozhoduje o všem dalším. Kuroda to prokázala experimentem: skleněnou tyčinkou ručně pootočila buňky v osmibuněčném stadiu embrya opačným směrem, než jaký by si samy zvolily. U víc než sedmdesáti procent takto upravených embryí pak vyrostla dospělá ulita stočená na opačnou stranu, než jak by normálně měla, a plži přitom zůstali zdraví a plodní.
Rozhodnuto ještě dřív, a za vším stojí jeden protein
O sedm let později se k tématu vrátili badatelé Angus Davison z Nottinghamské univerzity a Mark Blaxter. Jejich práce ukázala, že rozdíl mezi embryi, z nichž vyroste pravotočivá a levotočivá ulita, lze vystopovat až k úplně prvnímu dělení oplozeného vajíčka na dvě buňky, tedy k momentu ještě dřívějšímu, než zkoumala Kuroda. Některé novější výzkumy naznačují, že klíčové může být už samotné jednobuněčné stadium před prvním dělením. Přesná chvíle rozhodnutí se ale mezi jednotlivými studiemi zatím úplně neshoduje.
Za rozdílem stojí konkrétní protein z rodiny takzvaných forminů, který uvnitř buňky tvoří pohyblivou vnitřní kostru. Když vědci tentýž protein uměle ovlivnili u embryí žáby, narušilo se u nich normální umístění srdce. To naznačuje mechanickou, fyzickou příčinu, která funguje napříč velmi odlišnými živočichy.
Proč příroda favorizuje jednu stranu
Zůstává tu jedna otevřená otázka. Naprostá většina jedinců tohoto druhu plže má ulitu stočenou doprava, naprostá většina lidí upřednostňuje jednu ruku a srdce vlevo má drtivá většina populace. Mechanismus, jak se tohle na úrovni buněk rozhoduje, věda poměrně dobře zná. Proč ale příroda tak silně tíhne zrovna k jednomu směru, místo aby to vycházelo spíš půl na půl, zatím nikdo přesně neví.
Je to trochu jako rozumět tomu, jak přesně funguje hozená mince, a přitom nevědět, proč dlouhodobě padá hlavička častěji než orel. Je to spíš pozvánka přemýšlet dál, ne důvod ke zklamání.