Cercetătorii au identificat segmente neobișnuite de ADN care accelerează evoluția

Ascunse în genomul peștilor ciclide se află segmente neobișnuite de ADN care pot accelera evoluția.

Prin blocarea împreună a genelor cheie pentru supraviețuire și reproducere, aceste structuri genetice ar putea explica modul în care sute de specii au apărut atât de repede într-un singur lac.

• Musca digitală. Cât de aproape suntem de simularea unui creier?
• Este adevărat că un microbiom cât mai divers ne ferește de boli?

Una dintre întrebările centrale ale biologiei este modul în care iau naștere speciile noi și cum s-a dezvoltat diversitatea extraordinară a vieții de-a lungul timpului. Peștii ciclide din Lacul Malawi, în Africa de Est, oferă un exemplu important.

În acest singur lac, peste 800 de specii au apărut dintr-un strămoș comun. Această diversificare s-a produs într-un timp mult mai scurt decât cel necesar oamenilor și cimpanzeilor pentru a se separa de propriul lor strămoș comun.

Și mai frapant este faptul că această explozie evolutivă a avut loc în aceeași masă de apă. Unele ciclide au evoluat în prădători mari, în timp ce altele s-au specializat în păscutul algelor, filtrarea nisipului pentru hrană sau hrănirea cu plancton. În timp, fiecare specie s-a adaptat propriei nișe ecologice.

Oamenii de știință de la Universitatea din Cambridge și Universitatea din Anvers și-au propus să înțeleagă cum s-a produs această schimbare evolutivă rapidă. Rezultatele lor au fost publicate în jurnalul Science.

Echipa de cercetare a examinat ADN-ul a peste 1.300 de pești ciclide pentru a vedea dacă vreo trăsătură genetică neobișnuită ar putea explica rata extraordinară de diversificare a grupului. „Am descoperit că, la unele specii, bucăți mari de ADN de pe cinci cromozomi sunt inversate, un tip de mutație numit inversiune cromozomială”, a declarat autorul principal Hennes Svardal de la Universitatea din Anvers.

Un factor cheie în evoluție și biodiversitate

La majoritatea animalelor, reproducerea implică un proces numit recombinare. În timpul acestui proces, materialul genetic de la fiecare părinte este amestecat. Totuși, recombinarea este în mare măsură împiedicată în interiorul unei inversiuni cromozomiale.

Ca urmare, grupul de gene conținut în acea secțiune inversată rămâne legat și este transmis împreună de la o generație la alta. Acest lucru conservă combinațiile utile de gene care susțin supraviețuirea în medii specifice, ceea ce poate accelera schimbarea evolutivă.

În cazul ciclidelor din Lacul Malawi, studiul sugerează că aceste supergene îndeplinesc mai multe funcții importante. Prima ține de menținerea barierelor între specii. Diferite specii de ciclide se pot încă încrucișa, dar inversiunile cromozomiale limitează amestecul genetic, menținând granițele speciilor chiar și atunci când trăiesc în aceleași habitate deschise, fără bariere fizice.

A doua ține de adaptarea la adâncime. Multe gene din aceste supergene influențează trăsături esențiale precum vederea, auzul și comportamentul.

Segmente neobișnuite de ADN

Peștii care trăiesc la adâncimi de până la 200 de metri se confruntă cu lumină slabă și presiune ridicată, iar supergenele păstrează trăsăturile genetice necesare pentru a supraviețui acolo.

A treia vizează transferul de trăsături cheie. Atunci când specii diferite se încrucișează, inversiuni întregi pot fi transmise de la una la alta, aducând cu ele trăsături vitale de supraviețuire și accelerând procesul evolutiv, scrie SciTechdaily.

Studiul a constatat, de asemenea, că aceste inversiuni funcționează adesea drept cromozomi sexuali, ajutând la determinarea sexului individului. Deoarece cromozomii sexuali pot influența modul în care apar speciile noi, această descoperire ridică întrebări suplimentare despre rolul acestor structuri.

„Deși studiul s-a concentrat pe ciclide, inversiunile cromozomiale nu sunt unice pentru ele”, a spus co-autorul principal, profesorul Richard Durbin. „Se găsesc și la multe alte animale, inclusiv la oameni, și sunt văzute tot mai mult ca un factor cheie în evoluție și biodiversitate.”

Vă mai recomandăm să citiți și:

ADN-ul antic dezvăluie că ultimii vânători-culegători ai Europei au supraviețuit mai mult timp decât se credea

ADN-ul antic a rezolvat un mister vechi de 12.000 de ani al unei boli genetice rare

Mutații ADN au fost descoperite la copiii muncitorilor de la Cernobîl

Iată cum viața urbană europeană rescrie ADN-ul insectelor