Convergența moleculară adaptativă, mai frecventă decât se credea: ce dezvăluie rudele îndepărtate ale meduzelor
Un studiu recent arată că convergența moleculară adaptativă — procesul prin care specii înrudite îndepărtat sau chiar fără legătură evolutivă dobândesc aceleași modificări genomice — nu este atât de rară pe cât se presupunea. Reconstruind și analizând secțiuni din genomul unor meduze din trecutul îndepărtat, cercetătorii au găsit dovezi ale unor modificări genetice identice în mai multe linii evolutive separate de peste 600 de milioane de ani.
Lucrarea a fost realizată de cercetători de la University of California, Santa Barbara, University of Kansas, Texas A&M University și University of Nebraska, iar rezultatele au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Studiem aici evoluția moleculară — în ce măsură apar modificări genetice similare în organisme diferite”, a explicat Cory Berger, cercetător postdoctoral în laboratorul biologului Todd Oakley de la UCSB. „Iar acest lucru este, în mod particular, ceva despre care nu știm foarte multe.”
Potrivit studiului, aceste modificări genetice identice au fost în mare parte nelegate de convergența fenotipică a meduzelor, adică de evoluția unor trăsături fizice similare în specii înrudite îndepărtat. Aceasta sugerează o relație complexă între convergența genetică și cea fenotipică.
Selecția naturală în acțiune
Întrebarea centrală a cercetării, potrivit lui Oakley, coordonatorul studiului, a fost cât de repetabilă este evoluția și în ce intervale de timp și circumstanțe devine ea repetabilă. Răspunsul ar oferi indicii despre predictibilitatea evoluției și ar putea ajuta cercetătorii să anticipeze rezultate evolutive, inclusiv modul în care genele stau la baza trăsăturilor fizice.
Pentru investigație, cercetătorii s-au orientat spre Medusozoa, o linie evolutivă veche și diversă care include meduzele și rudele lor. Apărută acum aproximativ 650 de milioane de ani, această grupă cuprinde organisme care au trecut prin evoluție fenotipică convergentă și repetată, inclusiv multiple apariții ale ochilor și pierderi repetate ale stadiului de meduză liber înotătoare.
„Studiem acest grup de animale deosebit de vechi, care are fenotipuri convergente interesante pe care le cunoaștem deja”, a spus Berger. Ideea a fost să asocieze tiparele de convergență moleculară găsite în genomurile meduzelor cu fenotipurile convergente. „Poate că pur și simplu organismele cu convergență fenotipică, care seamănă între ele, au și modificări moleculare convergente.”
Însă mai întâi, cercetătorii au trebuit să reconstruiască istoria evolutivă a grupului Medusozoa. Folosind date fosile și moleculare, au creat un arbore evolutiv, aplicând o metodă numită reconstrucția stării ancestrale pentru a deduce apariția convergentă a anumitor trăsături, precum ochii. Este unul dintre cei mai cuprinzători arbori filogenetici ai meduzelor realizați până în prezent.
Apoi, cercetătorii au examinat datele genetice. „Am secvențiat toate genele din aceste meduze diferite, toate genele care sunt exprimate, cel puțin teoretic”, a spus Oakley. „Iar apoi am analizat tiparele de schimbare din cadrul acestor gene. Dacă aceeași modificare specifică a avut loc în specii înrudite îndepărtat, atunci o numim convergență.”
Rezultatele au arătat un număr „neașteptat de mare” de cazuri de evoluție moleculară repetată, reprezentate de modificări genetice specifice în diferite specii, unele separate de peste 600 de milioane de ani.
În mod oarecum contraintuitiv, însă, convergențele genetice nu au fost corelate previzibil cu convergențele fizice. Potrivit cercetătorilor, deși selecția naturală poate favoriza aceeași modificare genetică în specii disparate, convergența moleculară este rezultatul unui proces mai complex, care reflectă interacțiunile organismelor cu mediul lor.
„Gradul de similaritate genetică indică faptul că, la nivel genetic, evoluția ar putea fi mai repetabilă și, prin urmare, mai previzibilă decât ne așteptam”, a spus Oakley. „Dar înseamnă totodată că mai avem foarte multe de învățat despre modul în care funcționează genele și despre cum se reflectă acest lucru la scara întregului organism.”
