Nowe gatunki: Ewolucyjni sprinterzy z rzek i jezior Afryki
Obserwuj nas. Pulsar na Facebooku:
W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.
Tak zwane zięby Darwina są być może najbardziej znanym przykładem radiacji przystosowawczej – procesu ewolucyjnego, gdy z jednego gatunku ancestralnego powstaje wiele gatunków potomnych, przystosowanych do właściwych sobie i odrębnych warunków. Ale tę radiację ptaków z wysp Galapagos trudno nawet porównywać z analogicznym procesem wśród pielęgnicowatych ze wschodniej Afryki, gdzie w ciągu porównywalnego okresu 2–3 mln lat powstało – na obszarze samego jeziora Malawi – ponad 1000 gatunków tych ryb, wobec 14 gatunków zięb Darwina. Nowe badania rzucają światło na genetyczne mechanizmy stojące za tym niezwykłym zjawiskiem.
Pielęgnicowate wykazują nadzwyczajne zróżnicowanie kształtów, kolorów, budowy aparatu gębowego, zachowań, diety i wielu innych cech. „Gdy na nie patrzymy, wydają się niezwykle zróżnicowane – mówi biolog ewolucyjny z Earlham Institute w Nowich Tarang Mehta. – Ale kiedy porównujemy [kodujące białka] geny tych gatunków, widzimy bardzo niewiele różnic”.
Geny kodujące białka mają przemożny wpływ na główne cechy organizmu. Już wcześniejsze badania pokazały, że „niekodujące”, albo „regulatorowe” odcinki DNA pielęgnicowatych, określające, jak, kiedy i gdzie są aktywowane geny kodujące, ewoluowały znacznie szybciej od tych odpowiedzialnych za produkcję białek. Ta regulacja może zachodzić na tysiące różnych sposobów, zależnie od ułożenia i powiązań między owymi fragmentami DNA. Mehta nazywa to zjawisko „majsterkowaniem”. Ale wielu badaczy wątpiło, czy z tego majsterkowania mogą powstawać nowe gatunki.
W pracy opublikowanej w „Genome Biology” (2021) Mehta wraz ze współpracownikami podają wyniki analizy ekspresji genów w mózgu, oczach, sercu, nerkach, mięśniach i jądrach pięciu gatunków pielęgnicowatych ze wschodnioafrykańskich rzek i jezior. Wykorzystując opracowany przez siebie model komputerowy, badacze ci wykazali, że zmiany w niekodujących rejonach genomu miały, jak stwierdziła główna autorka pracy, biolożka, z University of East Anglia Frederica di Palma, „ważny wpływ na ewolucyjne podłoże adaptacji”, prowadzący do dywergencji. Tak na przykład jej zespół stwierdził, że zmiany odcinków regulatorowych DNA wpływały na ekspresję niektórych genów kodujących, co prowadziło w pewnych okolicznościach do lepszego widzenia u pielęgnicowatych. Co więcej, gdy gatunki rozwijały się w podobnych warunkach środowiskowych, te sieci regulatorowe wywoływały u nich zbliżone zmiany.
Wielu biologów z niepokojem patrzy na przyspieszający spadek ziemskiej bioróżnorodności, ale nauka wciąż nie do końca potrafi wyjaśnić, jakie procesy ewolucyjne tę bioróżnorodność kształtują, mówi zoolog Walter Salzburger z Universität Basel, który nie brał udziału w omawianej pracy. Pielęgnicowate z jezior Malawi, Tanganika czy Wiktoria dostarczają naukowcom wyjątkowej okazji, by procesy te lepiej poznać i zrozumieć, dodaje.
Zespół Mehty pracuje obecnie nad zastosowaniem tej samej metody w odniesieniu do tilapii, należącego do pielęgnicowatych rodzaju ryb stanowiących drugą pod względem liczebności populację ryb hodowlanych. „Jeśli naukowcom uda się zrozumieć genomowe majsterkowanie związane z przystosowaniami do skrajnych warunków zasolenia czy temperatury – twierdzi Mehta – pozwoli to pokierować selekcją tilapii dla skuteczniejszego zaspokojenia żywieniowych potrzeb świata”.
Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.