Te same genetyczne sztuczki od 120 mln lat

Różne gatunki motyli i ciem z lasów deszczowych Ameryki Południowej wykształciły niemal identyczne wzory skrzydeł, choć dzielą je dziesiątki milionów lat ewolucji. Naukowcy wykazali, że odpowiadają za to te same geny oraz bardzo podobne mechanizmy genetyczne. Wyniki sugerują, że ewolucja częściej, niż dotąd sądzono, wykorzystuje gotowe rozwiązania

Badanie przeprowadził międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z University of York i Wellcome Sanger Institute. Badacze przyjrzeli się kilku odlegle spokrewnionym gatunkom motyli i jednej dziennej ćmie. Choć zwierzęta należą do różnych linii ewolucyjnych, wiele z nich wygląda bardzo podobnie. Mają zbliżone układy barw i wzorów na skrzydłach.

To korzystne dla wszystkich uczestników tego systemu. Jeśli drapieżnik raz nauczy się kojarzyć określony wzór z niesmacznym albo toksycznym pokarmem, zaczyna unikać także innych gatunków wyglądających podobnie.

Naukowcy chcieli sprawdzić, czy za tym podobieństwem stoją podobne mechanizmy genetyczne. Okazało się, że tak. Różne gatunki wielokrotnie wykorzystywały te same dwa geny: ivory i optix.

Co ważne, zmiany nie dotyczyły głównie samych genów, ale regulatorów kontrolujących ich działanie. To fragmenty DNA, które decydują, kiedy gen zostaje aktywowany i jak silnie działa. U jednej z badanych ciem odkryto dodatkowo inwersję, czyli odwrócenie fragmentu DNA. Bardzo podobny mechanizm wcześniej znaleziono już u jednego z motyli.

„Ewolucja zbieżna, czyli sytuacja, w której niespokrewnione gatunki niezależnie rozwijają tę samą cechę, jest powszechna w całym drzewie życia. Rzadko jednak mamy możliwość zbadania genetycznych podstaw tego zjawiska” – twierdzi prof. Kanchon Dasmahapatra z Wydziału Biologii na University of York.

Dodaje, że „analizując siedem linii motyli i jedną dzienną ćmę pokazano, iż ewolucja może być zaskakująco przewidywalna”. „Motyle i ćmy wykorzystują dokładnie te same genetyczne sztuczki do tworzenia podobnych wzorów od czasów dinozaurów” – mówi prof. Dasmahapatra. 

Autorzy badania szacują, że wspólna historia tych mechanizmów sięga co najmniej 120 mln lat. „Pokazujemy, że te wzory ostrzegawcze są szczególnie łatwe do wyewoluowania, ponieważ ich podstawa genetyczna pozostaje zachowana” – uważa prof. Joana Meier z Wellcome Sanger Institute.

Zdaniem naukowców podobne odkrycia mogą pomóc lepiej rozumieć, jak organizmy przystosowują się do zmian środowiska i klimatu. Jeśli ewolucja częściej korzysta z ograniczonej liczby sprawdzonych rozwiązań, część tych zmian może być bardziej przewidywalna, niż wydawało się wcześniej.

Źródła:

• EurekAlert!: „Evolution has reused the same genes for 120 million years, study shows”
• PLOS Biology

• Nauki biologiczne i rolnicze