Niedawne badania przeprowadzone przez zespół z Uniwersytetu Barcelońskiego przyniosły zaskakujące odkrycie, które może znacząco wpłynąć na nasze rozumienie ewolucji genomów. Analizując pająki z rodzaju Dysdera, naukowcy natrafili na coś, co wydawało się biologiczną niemożliwością – gatunek, który w trakcie kolonizacji wysp doświadczył redukcji genomu aż o połowę.
Konkretnie chodzi o endemicznego pająka Dysdera tilosensis, którego genom liczy zaledwie 1,7 miliarda par zasad. To dramatycznie mniej w porównaniu z jego kontynentalnym odpowiednikiem Dysdera catalonica, którego genom osiąga rozmiar 3,3 mld par zasad. Co ciekawe, oba gatunki są bardzo blisko spokrewnione i prowadzą zbliżony tryb życia, co czyni tę różnicę jeszcze bardziej zastanawiającą.
Pająki z Kanarów skurczyły genomy. Ale jak to możliwe?
Analiza filogenetyczna ujawniła, że wspólny przodek obu gatunków posiadał duży genom o wielkości ok. 3 mld par zasad. Oznacza to, że drastyczna redukcja musiała nastąpić podczas lub bezpośrednio po kolonizacji wysp. Paradoksalnie, pomimo mniejszego genomu, wyspowy gatunek wykazuje większą różnorodność genetyczną niż jego kontynentalny krewny.
Czytaj też: Naukowcy przeprogramowali pająka. Efekt rzuca się w oczy
Różnice między gatunkami nie ograniczają się jedynie do rozmiaru genomu, ale obejmują również organizację chromosomów. Kontynentalny przedstawiciel posiada cztery autosomy plus jeden chromosom płci X, podczas gdy wyspowy odpowiednik dysponuje sześcioma autosomami plus chromosomem X. Ta zmiana w strukturze chromosomalnej towarzyszyła procesowi redukcji genomu.
Badacze zwracają uwagę, że u tak ewolucyjnie podobnych gatunków różnice w rozmiarze genomu nie dają się łatwo wytłumaczyć czynnikami ekologicznymi czy behawioralnymi. Oba gatunki zamieszkują podobne środowiska i mają zbliżone preferencje pokarmowe, co dodatkowo pogłębia tajemnicę tego odkrycia.
Tradycyjne podejście zakładało, że gatunki kolonizujące wyspy rozwijają większe genomy z większą liczbą elementów powtarzalnych. Prezentowane badanie pokazuje jednak coś zupełnie przeciwnego – wyspowe pająki wykształciły mniejsze, bardziej zwarte genomy.
Naukowcy sugerują, że za tym zjawiskiem mogą stać mechanizmy nieadaptacyjne. Populacje pająków na Wyspach Kanaryjskich utrzymywały się przez długi czas na względnie stabilnym poziomie liczebności, co stworzyło warunki do utrzymania silnej presji selekcyjnej. W efekcie doszło do systematycznej eliminacji zbędnego DNA z genomu.
Rozmiar genomu u tych gatunków zależy głównie od równowagi między akumulacją a usuwaniem powtarzalnego DNA, a nie od bezpośredniej adaptacji do środowiska. To odkrycie rzuca nowe światło na mechanizmy ewolucji genomów i sugeruje, że natura może działać w sposób bardziej złożony, niż dotychczas przypuszczano.
Badanie opisane w czasopiśmie Molecular Biology and Evolution stanowi pierwszy tak szczegółowo udokumentowany przypadek drastycznej redukcji genomu u zwierząt, ale potrzeba dalszych badań, by w pełni zrozumieć mechanizmy stojące za tym zjawiskiem.