Nemzetközi kutatócsoport azonosított egy olyan genetikai mechanizmust, amely magyarázatot adhat arra, miként képesek egyes élőlények meglepően rövid idő alatt új fajokra szétválni, miközben alkalmazkodnak eltérő környezeti feltételekhez.

A vizsgálatok szerint bizonyos, „megfordult” DNS-szakaszok, úgynevezett kromoszóma-inverziók, felgyorsíthatják az evolúciós változásokat azáltal, hogy együtt örökítenek hasznos tulajdonságokat.

Több mint 800 faj alakult ki

Az evolúció egyik alapvető kérdése, miként jöhetett létre a Földön tapasztalható rendkívüli biológiai sokféleség, amelyre látványos példát kínálnak a kelet-afrikai Malawi-tó sügérfajai. Ebben az egyetlen tóban több mint 800 faj alakult ki közös ősből, ráadásul jóval rövidebb idő alatt, mint amennyi az ember és a csimpánz szétválásához szükséges volt.

Mindez ugyanazon víztérben történt, ahol a fajok egymás mellett élve különböző ökológiai szerepeket töltöttek be, hiszen egyesek ragadozóvá váltak, mások algákkal, planktonnal vagy a homok átszűrésével megszerzett táplálékkal specializálódtak.

A Cambridge-i és az Antwerpeni Egyetem kutatói több mint 1300 sügér DNS-ét elemezték annak feltárására, milyen genetikai tényezők állhatnak a kivételesen gyors fajképződés mögött, eredményeiket pedig a Science tudományos folyóiratban tették közzé. Hennes Svardal, az Antwerpeni Egyetem vezető kutatója elmondta, hogy „egyes fajokban öt kromoszómán nagy DNS-szakaszok fordultak meg, ez az úgynevezett kromoszóma-inverzió”.

A DNS keveredése

Normál esetben a szaporodás során a szülőktől származó DNS keveredik, azonban ezekben a megfordult régiókban a rekombináció gátolt, így a gének együtt, változatlan formában öröklődnek tovább. Ennek következtében előnyös tulajdonságkombinációk maradnak fenn generációkon keresztül, ami hatékonyabb alkalmazkodást tesz lehetővé.

Moritz Blumer, a Cambridge-i Egyetem Genetikai Tanszékének első szerzője ezt úgy szemléltette, hogy „ez olyan, mintha egy szerszámosládában a leghasznosabb eszközök mindig együtt maradnának, megőrizve a sikeres genetikai kombinációkat, amelyek segítik a halakat a különböző környezetekhez való alkalmazkodásban”.

Az inverziók korlátozzák a genetikai keveredés mértékét

Az ilyen, összekapcsoltan öröklődő géncsoportokat szupergéneknek nevezik, és a sügérek esetében meghatározó szerepet játszanak a fajok közötti különbségek kialakításában. Bár a különböző fajok képesek kereszteződni, az inverziók korlátozzák a genetikai keveredés mértékét, ezáltal fenntartják az eltérő tulajdonságokat, különösen az olyan nyílt, homokos területeken, ahol nincsenek egyértelmű fizikai határok az élőhelyek között.

A szupergéneken belül számos olyan gén található, amely a túléléshez és a szaporodáshoz alapvető tulajdonságokat, például a látást, a hallást vagy a viselkedést befolyásolja. A mély vízben, akár 200 méteres mélységben élő fajoknak gyenge fényviszonyokhoz, nagy nyomáshoz és eltérő táplálékforrásokhoz kell alkalmazkodniuk, míg a felszín közelében élők egészen más környezeti kihívásokkal szembesülnek, és szupergénjeik segítenek megőrizni az ehhez szükséges speciális alkalmazkodásokat.

Blumer hangsúlyozta, „amikor különböző sügérfajok kereszteződnek, teljes inverziók öröklődhetnek át közöttük, magukkal hozva kulcsfontosságú túlélési tulajdonságokat, például egy adott környezethez való alkalmazkodást, ami felgyorsítja az evolúció folyamatát”.

A kromoszóma-inverziók emellett a nem meghatározásában is szerepet játszhatnak, mivel bizonyos esetekben ivari kromoszómaként működnek, ami újabb réteget ad a fajképződés genetikai hátterének megértéséhez. Richard Durbin professzor, a Cambridge-i Egyetem Genetikai Tanszékének társszerzője kiemelte, „bár kutatásunk a sügérekre összpontosított, a kromoszóma-inverziók nem kizárólag rájuk jellemzők, számos más állatban, köztük az emberben is előfordulnak, és egyre inkább az evolúció és a biodiverzitás kulcstényezőjeként tekintünk rájuk”.

A kutatók szerint az eredmények közelebb vihetnek annak megértéséhez, miként képes az élet megfelelő körülmények között rendkívüli sebességgel diverzifikálódni. Svardal úgy fogalmazott, „hosszú ideje vizsgáljuk a fajképződés folyamatát, most pedig azzal, hogy megértjük, miként alakulnak ki és terjednek ezek a szupergének, közelebb kerülünk annak megválaszolásához, hogyan válik a földi élet ennyire gazdaggá és változatossá”.