Ewolucja w trybie awaryjnym? Genomy dżdżownic rzucają wyzwanie Darwinowi
Hiszpańscy naukowcy odkryli, że przodkowie dzisiejszych dżdżownic podczas przejścia z morza na ląd przeszli gwałtowne, niemal całkowite przeorganizowanie genomu. Zmiany te nie przypominają powolnych modyfikacji opisywanych przez Darwina, lecz raczej spektakularne skoki ewolucyjne
Badanie może wzmocnić teorię równowagi przerywanej i zmienić sposób, w jaki myślimy o historii życia na Ziemi.
Już w XIX w. Karol Darwin zauważył, że w zapisie kopalnym niewiele jest form pośrednich, które byłyby dowodem na to, że ewolucja następuje powoli i stopniowo. W 1972 r. paleontolodzy Stephen Jay Gould i Niles Eldredge zaproponowali alternatywne wyjaśnienie tego, jak zachodzi ewolucja w skali geologicznej: tzw. równowaga przerywana (punctuated equilibrium). W tym ujęciu gatunki przez miliony lat pozostają stabilne, po czym przechodzą szybkie i radykalne zmiany – zbyt nagłe i lokalne, by zostawić ślad w skałach.
Teraz naukowcy z Instytutu Biologii Ewolucyjnej (IBE) w Barcelonie, działającego przy Hiszpańskiej Radzie ds. Badań Naukowych (CSIC) i Uniwersytecie Pompeu Fabra, prezentują pierwszy genetyczny dowód, który może potwierdzać taki właśnie mechanizm.
Zespół pod kierunkiem dr Rosy Fernández odkrył, że u przodków dżdżownic i innych lądowych pierścienic doszło do gwałtownego przeorganizowania całego genomu w trakcie kolonizacji środowisk lądowych ok. 200 mln lat temu.
Genomy, które pękły i się posklejały
Badacze po raz pierwszy zsekwencjonowali wysokiej jakości genomy kilku gatunków dżdżownic i porównali je z genomami blisko spokrewnionych gatunków morskich, takich jak wieloszczety i pijawki. Okazało się, że podczas przejścia z wody na ląd struktura ich genomu uległa całkowitemu rozbiciu – chromosomy zostały pofragmentowane na setki części, a następnie złożone od nowa w zupełnie innej konfiguracji.
„Nie mogłam uwierzyć w wyniki, kazałam zespołowi powtarzać analizę wielokrotnie” – komentuje dr Rosa Fernández, kierująca Laboratorium Filogenomiki Metazoa w IBE. „To, co zobaczyliśmy, zupełnie nie przypomina typowych modeli ewolucji genomów. Wyglądało raczej jak chromoanageneza, znana dotąd tylko z nowotworów”.
O ile w ludzkich komórkach takie gwałtowne przekształcenia prowadzą zwykle do chorób, u pierścienic mogły stać się impulsem do adaptacji. Geny przemieszczały się, łączyły w nowe układy, powstawały „genetyczne chimery” – zupełnie nowe kombinacje, które mogły odpowiadać na wyzwania środowisk lądowych, takie jak oddychanie powietrzem, promieniowanie UV czy przemieszczanie się w glebie.
Zmienność jako supermoc
Jednym z kluczy do przetrwania tej „genetycznej burzy” mogła być elastyczna struktura trójwymiarowa genomów tych organizmów. Fernández wyjaśnia, że chromosomy pierścienic są znacznie bardziej giętkie niż u kręgowców, co pozwala na przemieszczanie się genów bez utraty ich funkcji.
„Można by pomyśleć, że taki chaos powinien doprowadzić ich do wyginięcia, a jednak przetrwały. Być może sukces ewolucyjny niektórych gatunków bierze się właśnie z tej zdolności do radykalnej reorganizacji” – zauważa badaczka.
Odkrycie stawia pytanie, czy zachowanie liniowej struktury genomu – tak cenione w klasycznych modelach – naprawdę jest warunkiem przetrwania. „Może to właśnie stabilność jest wyjątkiem, a nie regułą” – dodaje Fernández.
Nowy rozdział w sporze o ewolucję
Choć dane nie pozwalają jednoznacznie potwierdzić teorii równowagi przerywanej, są z nią zdumiewająco zgodne. Sugerują, że w przełomowych momentach historii życia mogły zachodzić masywne, trudne do wykrycia zmiany genomowe.
„Neodarwinizm doskonale opisuje ewolucję w obrębie populacji, ale dobrze nie wyjaśnia skokowych przełomów. Być może potrzebujemy obu modeli: jednego dla codziennych zmian i drugiego dla wielkich przełomów w historii życia” – mówi Fernández.
Zespół planuje kontynuować badania, rozszerzając analizę na mniej znane grupy bezkręgowców. Jak zauważa badaczka, ogromna część różnorodności życia pozostaje poza radarem genomiki – a właśnie tam mogą kryć się kolejne niespodzianki. „Studia nad tą ukrytą różnorodnością mogą nie tylko zmienić nasze rozumienie organizacji genomów, ale też podważyć dogmaty o tym, jak działa ewolucja” – podsumowuje Fernández.
Źródła:
- Spanish National Research Council (CSIC), 18.06.2025, „Earthworms reveal an evolutionary mechanism which could defy Darwin” https://www.eurekalert.org/news-releases/1100637