Nova genomska analiza otkriva da pevačke trščare (wood warblers) ponekad razmenjuju funkcionalne gene preko retkih hibrida. Istraživanje je obuhvatilo više od 2 biliona baza iz gotovo svih vrsta trščara i pokazalo je da su posebno često prenosivane varijante povezane sa karotenoidnim obojenjem. Gen BCO2 se pojavio kao čest "pozajmljeni" gen koji poboljšava preradu karotenoida i može brzo da se proširi ako daje reproduktivnu prednost.
Kako pevačke trščare pozajmljuju gene: Genomska razmena boja između vrsta
Some bird species on neighboring tips of the evolutionary tree can interbreed, with interesting genomic results. Kaleb Anderson
Većina ljudi zamišlja evoluciju kao linearni proces: nove DNK mutacije nastaju i, ako su korisne, prenose se unutar vrste. Ipak, najnovija genomska analiza pokazuje da granice među vrstama nisu uvek čvrste — vrste mogu razmenjivati gotove genetske rešenja putem retkih hibrida.
Kao evolucionarni biolog koji više od dve decenije proučava genom životinja, fokusiram se na šarene pevačke trščare (wood warblers) iz Severne, Centralne i Južne Amerike. U ovoj porodici postoji oko 115 vrsta koje su se razvile relativno nedavno — u poslednjih ~10 miliona godina — što ih čini bližim evolutivnim susedima.
The author with a red-faced warbler (Cardellina rubrifrons), one of the wood warbler species included in the study. Kevin Bennett
Opseg istraživanja
U našem najnovijem radu, koji je koordinirao evolucionarni biolog Kevin Bennett, prikupili smo i analizirali preko 2 biliona baza iz genoma gotovo svih vrsta trščara. Cilj je bio razotkriti njihove evolutivne veze i mehanizme prilagođavanja.
Glavni nalaz: horizontalna razmena gena
Podaci pokazuju da su neke vrste premostile evolutivne prepreke tako što su međusobno razmenjivale gene. Ova razmena događa se preko hibrida — potomaka dve različite vrste — koji ponekad nisu sterilni i mogu se ponovo pariti sa roditeljskim vrstama (proces poznat kao backcross). Tako korisni geni prelaze iz jedne populacije u drugu i mogu brzo da se šire ukoliko daju reproduktivnu prednost.
Nestlings in a hybrid zone between golden-winged (Vermivora chrysoptera) and blue-winged warblers (V. cyanoptera). Hybrid chicks that grow up to ‘backcross’ with one of their parent species can introduce new genes into the mix for a population. Abigail Valine
Boje kao meta razmene
Najistaknutiji primer u trščarama odnosi se na gene povezane sa karotenoidnim obojenjem perja. Karotenoidi daju žute, narandžaste i crvene nijanse, ali ptice ih moraju unositi hranom i zatim ih preraditi enzimima. Naši podaci pokazuju da se ove varijante gena dele češće nego prosečni geni u genomu.
Posebno je često deljen gen beta-carotene oxygenase 2 (BCO2), koji učestvuje u preradi karotenoida. Uočili smo višestruke nezavisne prenose ove varijante između vrsta, pa čak i "sekundarne" razmene u kojima gen prelazi iz vrste A u B, a potom iz B u C.
Wood warblers need particular genes to help them process and deposit certain pigment molecules in what they eat to make brightly colored feathers, like in this yellow warbler.Marc Guitard/Moment via Getty Images
Zašto se geni za boje šire?
Mužjaci trščara koriste jarke karotenoidne boje da privuku ženke — intenzivnija boja često signalizira bolju ishranu i opšte zdravstveno stanje, odnosno predstavlja "pošteni signal" kvaliteta. Ako nova genetska varijanta poveća efikasnost prerade karotenoida, nosioci te varijante mogu imati veću parnu uspešnost i brzo proširiti taj alel kroz populaciju.
Širi kontekst i implikacije
Ovaj fenomen horizontalne razmene gena nije jedinstven za trščare: slične pojave zabeležene su kod amazonskih leptira, afričkih ciklida, pa čak i u našoj hominidnoj istoriji. Nalazi naglašavaju da evolucija ponekad funkcioniše i "horizontalno": vrste mogu pozajmiti adaptivne varijante od svojih evolutivnih suseda, što ubrzava prilagođavanje u promenljivim uslovima.
Autor: David Toews, Pennsylvania State University. Koautori i doprinosi: tim Kevina Bennetta i saradnici. Finansiranje: National Science Foundation.
Pomozite nam da budemo bolji.
