Az Evolution Kedvenc Halai Változatosabbá Válnak A „nem Kódoló” Gének Révén

A szaporodó cichlidek specializálódhatnak a szabályozó DNS alkalmazásával.

Darwin pintyei talán az adaptív sugárzás legismertebb példái - az evolúciós jelenség, amelyben az egyik ősfaj gyorsan sokfélévé válik, mindegyik egyedi adaptációval rendelkezik ahhoz, hogy túlélje a saját környezetét. De ezeknek a galápagosi madaraknak nincs semmi Kelet-Afrika cichlidjein. Ugyanebben a két-három millió évben 14 pintyfaj kifejlődése kellett, és csak a Malawi-tóban több mint 1 000 cichlidfaj különbözött a közös őstől. Új kutatások most feltárják az ilyen gyors és drámai biológiai sokféleség mögött álló genetikai mechanizmusokat.

A cichlidek sokféle testformát, színeződést, szájszerkezetet, viselkedést, diétát és egyebeket mutatnak be. "Ha rájuk nézel, olyan merőben másképp néznek ki" - mondja Tarang Mehta, az Earlham Intézet evolúciós biológusa. "De ha összehasonlítjuk e fajok [fehérjét kódoló] génjeit, akkor nagyon csekély a sokféleség."

A fehérjét kódoló gének befolyásolják a szervezet fő tulajdonságait. Korábbi kutatások már jelezték, hogy a cichlidek „nem kódoló” vagy „szabályozó” szakaszai a DNS-nek, amelyek meghatározzák, hogy a kódoló gének hogyan, mikor és hol kapcsolódnak be és fejlődnek ki gyorsabban, mint kódoló génjeik. Ezek a szabályozási szakaszok lehetővé teszik, hogy ugyanazok a genetikai puzzle darabok több ezer különböző konfigurációban illeszkedjenek egymáshoz, ezt a jelenséget Mehta „bütykölésnek” nevezi. De a tudósok nem voltak biztosak abban, hogy ez a bütykölés képes-e új fajok fejlődését előidézni.

A Genome Biology folyóiratban megjelent tanulmányhoz Mehta és munkatársai öt kelet-afrikai folyótól és tavaktól származó cichlidfaj agyában, szemében, szívében, veseiben, izomszövetében és heréjében gén expressziót elemeztek. Az általuk kifejlesztett számítási modell felhasználásával a kutatók megállapították, hogy a genomok nem kódoló régióiban bekövetkezett változások „az evolúciós szubsztrát jelentős részében járultak hozzá az adaptációkhoz”, amelyek divergenciához vezettek - mondja a tanulmány vezető szerzője és a Kelet-Angliai Egyetem biológusa, Federica Di Palma. Például a csoport megállapította, hogy a szabályozási változások megváltoztatták bizonyos kódoló gének expresszióját, hogy a cichlidek jobban láthassák a különféle specifikus körülményeket. Amikor a fajok hasonló étrendet vagy élőhelyeket osztottak meg, nagyobb valószínűséggel alakultak ki hasonló változások ezeken a szabályozási hálózatokon.

Sok biológus aggódik a Föld biológiai sokféleségének gyorsuló csökkenése miatt, de a tudomány még mindig nem érti teljesen, hogyan alakul a biodiverzitás, mondja Walter Salzburger, a Bázeli Egyetem zoológusa, aki nem vett részt a tanulmányban. A Malawi, Tanganyika és Victoria tavak cichlidjei egyedülálló lehetőséget kínálnak a kutatóknak, hogy betekintsenek ebbe a folyamatba - teszi hozzá.

Mehta csapata most ugyanezt az elemzést alkalmazza a tilápia, egy cichlid csoportra, amely magában foglalja a világ második tenyésztett halát. Ha a kutatók azonosítani tudják az olyan tulajdonságokkal járó genomi bütykölést, mint az extrém sótartalomhoz vagy hőmérséklethez való alkalmazkodás, Mehta szerint ez a tilápia szelektív tenyésztésére irányíthatja az éhes világ hatékonyabb táplálását.