1 000 GENOMŮ MOTÝLŮ PRO VÝZKUM EVOLUCE, ODOLNOSTI VŮČI KLIMATICKÝM ZMĚNÁM A ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ SE ŠKŮDCI

Odhalení tajemství ukrytých v DNA motýlů a můr by mohlo pomoci při ochraně přírody, změnit naše chápání evoluce a odhalit nové způsoby boje proti zemědělským škůdcům.

Obrázek: Martináč habrový (Saturnia pavonia), běžného druhu v Evropě včetně Česka, jehož početnost však klesá. Foto: Luke Lythgoe

Odborníci z celé Evropy, včetně těch z Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích, dosáhli významného milníku, když osekvenovali 1 000 druhů motýlů a můr. To zahrnuje také téměř všechny české druhy denních motýlů, což otevírá dveře k pochopení a ochraně české biodiverzity.

Projekt Psyche je mezinárodní iniciativa, jejímž cílem je osekvenovat všech 11 665 druhů motýlů a můr v Evropě. Tato spolupráce vědců, taxonomů, tvůrců politik a občanských vědců zveřejnila nový koncepční článek v časopise Trends in Ecology & Evolution. Podrobně popisuje, jak mohou genomy všech motýlů a můr pomoci odpovědět na evoluční otázky a řešit výzvy, jako je například zabezpečení potravin před škůdci.

Obrázek: V červenci 2025 uspořádal projekt Psyche ve spolupráci s COST Action 10kLepGenomes terénní konferenci v Malsu, Bolzano, Itálie. Foto: Irena Klečková

Projekt lidského genomu položil základy, které revolučním způsobem změnily naše znalosti o lidském zdraví. Uplynulo 25 let a mnoho druhů na Zemi stále čeká na prozkoumání podobným způsobem.

Denní a noční motýli, souhrnně hmyzí řád Lepidoptera (česky „motýli“), hrají významnou roli v ekosystémech celého světa a tvoří přibližně 10 % všech známých druhů eukaryot¹. Jedná se o velmi rozmanitou skupinou, jsou klíčovými opylovači a důležitou součástí potravních řetězců, jako býložravci i kořist. Některé druhy jsou však významnými škůdci, kteří mají dopad na zemědělství, lesnictví a textilní průmysl.

Motýli jsou také klíčovými indikátory biologické rozmanitosti a změny klimatu, protože rychle reagují na změny životního prostředí nebo degradaci stanovišť. To znamená, že pokles počtu motýlů může sloužit jako včasné varování před většími ztrátami biodiverzity. Mnoho projektů ochrany přírody využívá počítání motýlů jako způsob, jak sledovat zdraví ekosystému a informovat o tom, zda jsou ochranářská opatření účinná.

Začlenění genomiky do ochrany přírody může pomoci identifikovat nové druhy, které bude tak možné sledovat, a zkoumat faktory, které mohly vést k vzniku nových druhů nebo úbytku populací². Genomy lze také přímo použít k odhadu úbytku velikosti populace, propojenosti mezi populacemi nebo úrovně příbuzenského křížení. Úbytek populací hmyzu pokračuje, některé údaje například ukazují 36% pokles populací motýlů travinných ekosystémů v celé Evropě jen za pouhých deset let, mezi lety 2011 a 2020³. Lepší pochopení evoluce druhů, které jsou vůči těmto úbytkům odolné, by mohlo pomoci informovat a chránit jiné, zranitelné druhy.

V Česku například existuje projekt⁴, který využívá referenční genomy z projektu Psyche jako součást svého programu ochranářské genomiky motýlů suchých trávníků a ukazuje tak reálný dopad existence referenčních genomů pro tyto druhy.

Obrázek: Změny ve využívání krajiny vedly v Česku ke značné fragmentaci biotopů, přičemž suché až polosuché trávníky a stepi patří mezi nejohroženější. Tyto druhově bohaté ekosystémy si naléhavě žádají ochranu. Foto: Daniel Linke

Všech 1 000 dosud vytvořených genomů motýlů je volně dostupných. Tyto genomy jsou zdrojem informací pro řadu výzkumných oblastí, které se snaží lépe porozumět tomu, jak se tento hmyz vyvíjel a diverzifikoval během 230 milionů let své existence. Například nedávná analýza více než 200 genomů motýlů odhalila, že jejich chromozomy zůstaly z větší části nezměněny⁵.

Porovnání genomů druhů, které vyhynuly, jejichž počet klesá, nebo které mají stabilní či rostoucí populace, nám může pomoci pochopit, jak změny životního prostředí a lidská činnost ovlivňují rozmanitost a rozšíření hmyzu.

V Česku byly referenční genomy motýlů také například použity k hledání odpovědi na to, proč je u nás motýl modrásek hořcový (Phengaris alcon) ohroženým druhem. Tento výzkum porovnává muzejní vzorky z vyhynulých populací s existujícími populacemi, aby odhalil možná genetická vodítka, která by mohla v budoucnu identifikovat a pomoci se postarat o ohrožené druhy, zejména ty, které nejsou dobře prozkoumané nebo které je obtížné sledovat pomocí tradičních metod.

Obrázek: Pářící se pár modráska hořcového (Phengaris alcon), v České republice ohroženého druhu motýla. Výzkum v oblasti ochranářské genomiky si klade za cíl sledovat zdravotní stav populací napříč jejich biotopy. (grant TAČR SS07010197). Foto: Zuzana Blažková

[citace]

Dr. Pável Matos-Maraví, který vede výše zmíněný výzkum v oblasti genomiky motýlů suchých trávníků na Biologickém centru AV ČR, řekl: „Pro Česko, kde mnoho druhů motýlů ubývá, je získání přístupu k vysoce kvalitním genomům přelomové. Umožňuje nám to zkoumat, proč některé populace přetrvávají, zatímco jiné mizí. Projekt Psyche nám poskytuje biologické poznatky a genomické zdroje, které naléhavě potřebujeme k identifikaci a ochraně ohrožených druhů v této zemi.“

Dr. Charlotte Wright, spoluzakladatelka projektu Psyche na Wellcome Sanger Institute, řekla: „Spolupráce s členy z celého světa na budování projektu Psyche a využívání genomiky je nesmírně důležitá. Vzhledem k rozmanitosti motýlů úzce spolupracujeme s lokálními odborníky a taxonomy, protože mnoho druhů vypadá stejně, dokud se na ně nepodíváme pod mikroskopem. V některých případech poznáme druh pouze na základě toho jako rostlinou se živila jako housenka. Taxonomické znalosti postupně mizí. Doufáme, že jedním z trvalých dopadů projektu Psyche bude úzká spolupráce mezi taxonomy a výzkumníky v oblasti genomiky, která povede k hlubšímu porozumění přírodní historie. Společnou prací také vytvoříme geneticky podložený evoluční strom genetiky, který bude ukazovat, jak si jsou všichni motýli v Evropě vzájemně příbuzní. To je základ pro zodpovězení otázek o minulosti a pomůže nám se lépe připravit na budoucnost.“

Dr. Joana Meier, spoluzakladatelka projektu Psyche na Wellcome Sanger Institute, řekla: „Motýli hrají v ekosystémech klíčovou roli a tvoří neuvěřitelně rozmanitou skupinu. Databáze projektu Psyche již obsahuje genomy 1 000 druhů, což pomáhá rozvíjet současný výzkum a přispívá k novým poznatkům. Pomocí těchto referenčních genomů mohou vědci studovat genetickou diverzitu, strukturu populací, jejich propojenost a lokální adaptace v celé Evropě. Tyto znalosti jsou zásadní pro efektivní management biodiverzity, a to jak na místní, tak na globální úrovni. Genomika může například pomoci identifikovat ohrožené druhy, vyvinout lepší způsoby hubení škůdců a najít nové způsoby, jak chránit biologickou rozmanitost.“

Poznámky: 

1. Hoile, A.E., Holland, P.W.H. & Mulhair, P.O. (2025) ‘Gene novelty and gene family expansion in the early evolution of Lepidoptera’. BMC Genomics. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-025-11338-x
2. Sucháčková Bartoňová, A., Linke, D., Klečková, I., et al. (2023) ‘Incorporating genomics into insect conservation: Butterflies as a model group’. Insect Conservation and Diversity. DOI: https://doi.org/10.1111/icad.12643
3. Europe’s grassland butterflies in steep decline. Butterfly conservation charity. Available at: https://butterfly-conservation.org/news-and-blog/europes-grassland-butterflies-in-steep-decline
4. Historie, současnost a budoucnost motýlů (Lepidoptera) v druhově bohatém, avšak ohroženém biotopu v Česku. Project LUC25115, INTER-EXCELLENCE II, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy. https://old.starfos.tacr.cz/cs/project/LUC25115
5. Butterfly and moth genomes mostly unchanged despite 250 million years of evolution. Wellcome Sanger Institute News article available at https://www.sanger.ac.uk/news_item/butterfly-and-moth-genomes-mostly-unchanged-despite-250-million-years-of-evolution/ 

Citace: 

C. Wright, N. Wahlberg, R. Vila, et al. (2025) ‘Project Psyche: reference genomes for all Lepidoptera in Europe’. Trends in Ecology & Evolution. DOI:  https://doi.org/10.1016/j.tree.2025.10.007

Financování:

Tento výzkum byl částečně financován společností Wellcome. Úplný seznam poděkování naleznete v publikaci. 

Vybrané webové stránky:

Projekt Psyche je mezinárodní iniciativa zaměřená na osekvenování všech 11 665 druhů evropských motýlů, poskytující bezprecedentní, volně dostupný zdroj genomických dat. Ta se využívají k výzkumu evoluce a ekologie a jako podklady v oblasti ochrany přírody, zemědělství a biotechnologií. V současné době má projekt 184 členů z 34 zemí. Projekt, pojmenovaný po řecké bohyni duše Psyche, která byla zobrazována s motýlími křídly, zahrnuje širokou síť výzkumníků, lokálních odborníků a zainteresovaných stran v oblasti ochrany přírody a průmyslu v celé Evropě i mimo ni. https://www.projectpsyche.org/

COST Action 10kLepGenomes: cílem je využít obrovské množství dat produkovaných genomickými iniciativami k pochopení naléhavých problémů úbytku biodiverzity, kontroly škůdců a efektů změny klimatu na lokální populace organismů. COST Action 10kLepGenomes organizuje workshopy a kurzy pro začínající výzkumníky, krátkodobé vědecké mise, konference a další aktivity prostřednictvím pěti pracovních skupin. https://10klepgenomes.eu /

Wellcome Sanger Institute

Wellcome Sanger Institute je světovým lídrem v oblasti genomického výzkumu. Využíváme a zkoumáme genomické technologie ve velkém měřítku, abychom prohloubili porozumění biologii a zlepšili zdraví. Naše výzkumy přinášejí objevy, které jinde nelze snadno učinit, a poskytují poznatky v oblasti zdraví, nemocí, evoluce a biologie patogenů. Jsme otevření a spolupracujeme; naše data, výsledky, nástroje, technologie a školení jsou volně sdíleny po celém světě, aby se věda mohla dále rozvíjet. https://www.sanger.ac.uk/