A szem összetettsége még Charles Darwint zavarba hozta az evolúció kapcsán. A legfrissebb vonatkozó eredmények szerint nem véletlenül, a látás evolúciója ugyanis változatos kanyarokban bővelkedett. A kezdetek kezdetén például nem várt forrásból kapott fontos lökést a gerincesek szemének fejlődése: a baktériumoktól, amelyek egy kulcsfontosságú génnel járultak hozzá a retina fényérzékenységéhez. A Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban a napokban közzétett eredmények megerősítik a fajok közti génátadások evolúciós jelentőségét.
„Az eredmények azt mutatják, hogy az olyan komplex struktúrák, mint a gerincesek szeme, nemcsak a meglévő genetikai anyag módosításával, hanem idegen gének megszerzésével és beépítésével is fejlődhetnek” – mondja Ling Zhu, a Sydney-i Egyetem retinabiológusa, aki nem vett részt a kutatásban. „Ez egészen elképesztő.”
A baktériumokról egy ideje már köztudott, hogy előszeretettel cserélnek géneket, amelyeket vírusokba vagy transzpozonoknak nevezett mobilis DNS-darabkákba csomagolnak, vagy akár szabadon lebegő DNS-ként is képesek felvenni. De a gerincesek is képesek idegen mikrobiális géneket beépíteni a genomjukba. Amikor 2001-ben először szekvenálták az emberi genomot, a szakértők úgy sejtették, hogy az legalább 200 baktériumból származó gént tartalmazhat, bár sokuk a mikrobiális eredetét azóta sem sikerült igazolni.
Matthew Daugherty, a Kaliforniai Egyetem biokémikusa és kollégái ezeken a korábbi erőfeszítéseken igyekeztek javítani, amikor kutatásuk során számítógépes szoftverek segítségével több száz emberi gén evolúcióját követték nyomon úgy, hogy azokat több száz más fajban keresett hasonló szekvenciákkal vetették össze. Azok a gének, amelyek először látszólag a gerincesekben jelentek meg, és nem voltak megfelelőik ezek elődeiben, jó jelöltnek tűntek arra, hogy baktériumokból származhatnak. Különösen akkor, ha a modern mikrobákban megtalálták megfelelőiket. A szakértők több tucatnyi ilyen potenciálisan idegen gént azonosítottak, amelyek közül egyik különösen meglepő volt Daugherty elmondása szerint.
Az IRBP (interfotoreceptor retinoidkötő fehérje) nevű génről már korábban ismert volt, hogy nagyon fontos a látás szempontjából. Az általa kódolt fehérje a retina és a retinális pigmenthám, a retina fölötti vékony sejtréteg közötti térben található. Amikor fény éri a gerincesekben a retinában lévő fényérzékeny fotoreceptort, az A-vitamin-komplexek alakja megváltozik, ami elektromos impulzust vált ki, amely aktiválja a látóideget. Az IRBP ezután ezeket a molekulákat a hámba tolja, hogy visszanyerjék alakjukat. Az így helyreállított molekulákat végül visszajuttatja a fotoreceptorba. „Az IRBP elengedhetetlen az összes gerinces látásához” – magyarázza Zhu.
A gerinces IRBP leginkább a pepszidázoknak nevezett bakteriális gének egy osztályához hasonlít, amelyek fehérjéi más fehérjék újrahasznosítását végzik. Mivel az IRBP minden gerincesben megtalálható, de a legközelebbi gerinctelen rokonaikban általában nem, Daugherty és kollégái úgy gondolják, hogy több mint 500 millió évvel ezelőtt egy mikrobiális pepszidáz gén kerülhetett át az összes ma élő gerinces egyik ősébe. Miután a gén a helyére került, a fehérjéket újrahasznosító funkciója elveszett, és a gén kétszer duplikálta is magát, ami megmagyarázza, hogy az IRBP miért rendelkezik az eredeti pepszidáz DNS négy példányával. Az átvett gént kódoló fehérje már az eredeti mikrobában is képes lehetett a fényérzékeny molekulákhoz való kötődésre, véli Daugherty. A későbbi mutációk nyomán aztán a gerincesekben átalakult azzá a molekulává, amely a sejteken kívüli transzportot tud végezni a látórendszerben.
Nem mindenki számára ilyen egyértelmű ugyanakkor az IRBP evolúciós jelentősége. Ahogy Sönke Johnsen, a Duke Egyetem biológusa mondja, a gerinctelenek szeme például IRBP nélkül is működik. Esetükben az „ingázás” helyett az A-vitamin-komplex a retinában marad, ahol a fény egyik hullámhossza megváltoztatja a fényérzékeny molekulát, míg egy másik segít visszanyerni alakját. Más kutatók szerint az IRBP felelős a gerinctelenek rosszabb éjszakai látásáért, vagyis a megoldás nem minden szempontból előnyös.
Daugherty egyetért azzal, hogy a gerincesek látásának IRBP-re való támaszkodása valószínűleg a véletlen műve, de ugyanakkor úgy tűnik, hogy valamiért tartósan megmaradt ez a megoldás. A kutatás ugyanakkor megerősíti azt az elképzelést, miszerint a horizontális (fajok közti) génátvitel segíthet új funkciókkal felruházni a magasabb rendű szervezeteket is, nemcsak az egysejtűeket.
