Mare schimbare evolutivă legată de o mulțime de mici diferențe

Spargerea ouălor –

O mulțime de gene s-au schimbat pe măsură ce o specie de melc a trecut de la depunerea ouălor la nașteri vii.

Versiunea de evoluție propusă de Charles Darwin s-a concentrat pe schimbări lente, progresive, care se construiesc doar treptat în genul de diferențe care separă speciile. Dar asta nu exclude potențialul de schimbări bruște, dramatice. Într-adevăr, unele diferențe fac dificilă înțelegerea cum ar arăta o stare de tranziție, sugerând că ar putea fi nevoie de un salt major.

Un nou studiu analizează o tranziție majoră: trecerea de la depunerea ouălor la născuți vii la un set de specii de melci înrudite. Prin secvențierea genomului mai multor melci, cercetătorii au identificat modificările ADN-ului care sunt asociate cu depunerea ouălor. Se pare că un număr mare de gene sunt asociate cu schimbarea, în ciuda naturii sale dramatice.

Renunțarea la ouă

Melcii în cauză sunt în un gen numit Littorina, care sunt în mare parte distribuite în jurul Atlanticului de Nord. Multe dintre aceste specii depun ouă, dar unele dintre ele au trecut la născuți vii. La aceste specii, un organ care acoperă ouăle cu un jeleu bogat în proteine ​​​​la alte specii acționează în schimb ca un incubator, permițând ouălor să se dezvolte până când melcii tineri pot ieși din cochilia părinților lor. Acesta este considerat a fi un avantaj pentru animalele care altfel ar trebui să depună ouă în medii care nu sunt favorabile pentru supraviețuirea lor.

Speciile de ouă sunt atât de asemănătoare cu rudele lor, încât uneori se credea că sunt doar o variantă a unei specii de ouă. Toate acestea sugerează că nașterea vie a evoluat relativ recent, oferindu-ne o bună oportunitate de a înțelege modificările genetice care au permis acest lucru.

Așadar, o mare echipă internațională de cercetători a secvențiat genomul a peste 100 de melci individuali, atât care depun ouă, cât și cei născuți vii. Datele rezultate au fost folosite pentru a analiza lucruri precum cât de strâns legate sunt diferitele specii și ce modificări genetice sunt asociate cu nașterea vie.

Rezultatele sugerează că există două grupuri separate de specii care se reproduc prin nașteri vii. Cu alte cuvinte, pe un arbore evolutiv al acestor specii de melci, există o ramură plină de specii de ouă care separă două grupuri care dau naștere melcilor vii. De obicei, această structură este privită ca un indiciu că născuții vii au evoluat de două ori, o dată pentru fiecare dintre cele două grupuri.

Dar nu pare să fie cazul aici, din motive în care vom intra.

O mulțime de variații

Separat, cercetătorii au căutat regiuni ale genomului care sunt asociate cu nașterea vii. Și au găsit o mulțime de ei – 88 în total. Aceste 88 de regiuni au fost identificate în ambele grupuri de specii născute vii, iar secvențele ADN din interiorul lor au fost foarte asemănătoare. Acest lucru sugerează că aceste regiuni au avut o singură origine și au fost menținute în ambele linii.

O posibilitate de a explica acest lucru este că o populație de animale născute vii a revenit la depunerea ouălor la un moment dat în evoluția lor. Alternativ, hibridizarea dintre ouatoarele și cele care naște vii ar fi putut lăsa aceste variații să se răspândească în cadrul unei populații care depun ouă și, în cele din urmă, ar fi putut reactiva nașterile vii atunci când erau prezenți suficiente dintre ele la animalele individuale, producând o descendență separată de nașteri vii.

Cele 88 de regiuni identificate ca subiacente născuților vii au o diversitate genetică foarte mică, ceea ce sugerează că o variantă genetică specifică din fiecare regiune este atât de avantajoasă încât a măturat populația, înlocuind toate celelalte versiuni ale întinderii ADN-ului. Cu toate acestea, ei au descoperit câteva variații distincte care sunt rare în afara populațiilor care depun ouă – suficient pentru a permite cercetătorilor să estimeze vârsta la care aceste bucăți de ADN au fost selectate evolutiv.

Răspunsul variază în funcție de care dintre cele 88 de segmente vă uitați, dar variază de la aproximativ 10.000 la 100.000 de ani în urmă. Acest interval sugerează că regiunile genetice care permit nașterea vii au fost reunite treptat de-a lungul multor ani – exact așa cum sugerează viziunea tradițională a evoluției.

Cercetătorii recunosc că cel puțin unele dintre aceste regiuni sunt probabil să fi evoluat după ce nașterile vii erau deja norma și pur și simplu îmbunătățesc eficiența incubației interne. Și nu există nicio modalitate de a ști câte variante (sau care) trebuie să fie prezente înainte ca nașterile vii să fie posibile. Cu toate acestea, cercetătorii au acum o listă extinsă de gene pe care să le cerceteze pentru a înțelege mai bine lucrurile.

Science, 2024. DOI: 10.1126/science.adi2982 (Despre DOI).