Przez lata biolodzy podejrzewali, że Atlas niebieski (Polyommatus atlantica) może mieć nietypowo wiele chromosomów, ale dopiero teraz zdobyli twarde dowody. Opublikowane w Current Biology sekwencjonowanie potwierdziło, że ten niewielki motyl górski jest absolutnym rekordzistą wśród wielokomórkowców. Podczas gdy popularny w Europie modraszek ikar (Polyommatus icarus) ma 24 chromosomy, Atlas niebieski posiada aż 229 par, co czyni go fenomenem w świecie zwierząt.
Czytaj też: Dlaczego motyle mają to na skrzydłach? Śmieciowe DNA robi z owadami coś niezwykłego
Zespół z Wellcome Sanger Institute i barcelońskiego Institute of Evolutionary Biology stworzył tzw. złoty standard referencyjnego genomu, który będzie punktem odniesienia dla przyszłych analiz.
Prof. Mark Blaxter z Wellcome Sanger Institute mówi:
Genomy są kluczem do opowieści o przeszłości i przyszłości życia na Ziemi. Każdy z nich to osobna historia, a łącząc je, możemy zrozumieć, jak powstają gatunki i jakie mechanizmy stoją za ich przystosowaniem.
Motyl z rekordową liczbą chromosomów
Jak mogło dojść do tak radykalnej zmiany w tak krótkim – z ewolucyjnej perspektywy – czasie? Badacze wyliczyli, że w ciągu zaledwie trzech milionów lat liczba chromosomów u Atlas niebieskiego wzrosła z 24 do 229. Wbrew początkowym przypuszczeniom nie była to wielokrotna duplikacja genomu, lecz stopniowy rozpad chromosomów na mniejsze fragmenty.
Czytaj też: Nowy gatunek motyla nazwany na cześć wybitnego Polaka. Występuje tylko w jednym miejscu na świecie
Zespół z Wielkiej Brytanii i Hiszpanii odkrył, że rozszczepienie zachodziło w miejscach, gdzie DNA jest luźniej upakowane, tzw. regionach euchromatynowych. Co ciekawe, cały proces ominął chromosomy płciowe – wszystkie pozostałe uległy podziałowi.
Dr Roger Vila z IBE komentuje:
Rozpad chromosomów obserwowano u innych motyli, ale nigdy na taką skalę. To sugeruje, że stoi za tym ważny proces, który dopiero zaczynamy rozumieć.
Tak gwałtowna przebudowa genomu mogła dać gatunkowi przewagę ewolucyjną. Większa liczba chromosomów sprzyja bowiem zwiększonej różnorodności genetycznej i częstszym rekombinacjom, co może przyspieszać adaptację do zmieniającego się środowiska.
Odkrycie ma znaczenie nie tylko dla ewolucjonistów. Chromosomalne przegrupowania – czyli niekontrolowane zmiany w strukturze genomu – są charakterystyczne dla komórek nowotworowych u ludzi. Zrozumienie, w jaki sposób Atlas niebieski przetrwał miliony lat z tak “poszatkowanym” genomem, może pomóc w wyjaśnieniu, jak ograniczać podobne zjawiska w organizmach ludzkich.
Choć Atlas niebieski udowadnia, że nietypowa struktura genomu nie przeszkadza w przetrwaniu, to dziś sam gatunek stoi w obliczu nowych zagrożeń. Jego naturalne siedliska w górach Maroka i północno-wschodniej Algierii niszczeją z powodu wylesiania cedrowych lasów, nadmiernego wypasu i rosnących temperatur. Naukowcy ostrzegają, że bez ochrony populacje mogą gwałtownie maleć.
Zrozumienie genomu motyla pozwala jednak przewidywać, jak może reagować na zmieniający się klimat. Znając genetyczną historię gatunku, możemy lepiej ocenić, czy posiada on mechanizmy obronne wobec rosnących temperatur. To cenna wiedza nie tylko dla entomologów, ale też dla planowania działań ochronnych.
Sekwencjonowanie Atlasa niebieskiego to część ambitnego projektu Psyche, którego celem jest stworzenie kompletnej mapy genomów wszystkich europejskich motyli i ciem – w sumie ponad 11 tysięcy gatunków. Porównanie ich DNA pozwoli naukowcom zrozumieć, jak szybko powstają nowe gatunki i jakie mechanizmy napędzają ewolucję.