Câinii din Cernobîl prezintă semnături genetice ale selecției direcționale
Un studiu recent asupra populației sălbatice de câini din Cernobîl arată că diferențele genetice dintre aceștia și alte populații de câini izolate similar sunt probabil rezultatul selecției direcționale, nu al mutațiilor. Cercetarea sugerează o posibilă legătură între selecția genetică și factorii de mediu și ar putea contribui la înțelegerea adaptării locale și a rezistenței genomice în medii contaminate. Studiul a fost publicat în revista Genes.
Anterior, cercetătorii comparaseră două populații de câini: una de la Centrala Nucleară din Cernobîl și alta din orașul Cernobîl, aflat la circa 16 kilometri distanță. Câinii din oraș aveau o genetică foarte asemănătoare cu cea a populațiilor din Rusia, Polonia și zonele învecinate, în timp ce câinii de la centrală prezentau diferențe distincte, în special în regiunile asociate cu repararea ADN-ului.
„Această lucrare lămurește unele aspecte rămase deschise din cercetarea noastră anterioară, în care am constatat că, deși cele două grupuri de câini sunt geografic foarte apropiate, prezintă un grad ridicat de diferență genetică, iar aceste diferențe nu se datorează mutațiilor”, a declarat Megan Dillon, cercetătoare postdoctorală la Facultatea de Medicină Veterinară a Universității de Stat din Carolina de Nord. „Am vrut să explorăm doi factori evoluționiști de anvergură mai mare: diferențele genetice se datorează selecției sau derivei genetice în timp, într-o populație izolată?”
Prin selecție naturală, genele care cresc fitnessul unui individ față de mediu devin mai răspândite în populație în timp. Selecția direcțională este o formă mai pregnantă de selecție naturală, în care întreaga populație se deplasează spre un număr mic de trăsături favorizate, fiind asociată de obicei cu schimbări de mediu. Deriva genetică se referă la modificări genetice aleatorii, nu neapărat legate de fitness, care devin totuși frecvente într-o populație. Ea este mai răspândită în populațiile mici și izolate, unde probabilitatea transmiterii acestor modificări aleatorii este mai mare și poate duce la o diversitate genomică redusă.
Echipa a comparat datele genomice ale celor două populații din Cernobîl cu cele ale câinilor care se reproduc liber din Europa de Est și cu cele ale unei populații izolate de câini din Insulele Galápagos, pentru a separa efectele izolării de cele ale mediului asupra câinilor de la centrală. Deși dimensiunea efectivă a populației de la centrală este mică, ea nu a diferit semnificativ de cea a populației din orașul Cernobîl. De asemenea, populația de la centrală nu a prezentat dovezi ale unei variații genetice reduse, consecvente cu deriva genetică. Genetic, ea s-a diferențiat semnificativ de alte populații izolate geografic, inclusiv de cele din Galápagos. În schimb, câinii din orașul Cernobîl s-au dovedit mai asemănători genetic cu populațiile din Galápagos decât cu populația vecină de la centrală.
Analiza genomică a câinilor de la centrală a identificat dovezi ale selecției direcționale în peste 100 de locuri. Genele situate în jurul acestor loci sunt asociate cu dezvoltarea cancerului, replicarea și repararea ADN-ului, funcțiile ciclului celular și funcția imunitară.
„Deși nu putem spune cu certitudine dacă ceea ce am găsit poate fi confirmat direct ca selecție, găsim aceste semnături genomice care sugerează selecția”, a spus Dillon. „Când săpăm mai adânc în acele regiuni genomice, descoperim că aceste gene sunt implicate în căi biologic relevante care le-ar putea permite să depășească efectele expunerii la substanțe toxice în acest mediu.”
„Când ne gândim la mediul toxic din jurul Cernobîlului, înțeleg de ce majoritatea oamenilor s-ar gândi: «Cu siguranță a trebuit să existe o consecință a vieții în acel mediu»”, a declarat Matthew Breen, profesor distins de oncologie genetică comparativă la Facultatea de Medicină Veterinară a Universității de Stat din Carolina de Nord și autor corespondent al studiului. „Dar ceea ce spunem noi este că este posibil ca consecința să nu fi mers până la schimbarea genomului câinilor pentru a se adapta; s-ar putea ca cei care au supraviețuit expunerilor inițiale să fi avut acest nivel de diversitate genetică de bază și variante care să le ofere un grad mai mare de fitness”, a adăugat Breen. „Evident, este o speculație și nu știm exact ce s-a întâmplat. Dar este corect să spunem că am folosit o analiză foarte robustă și am găsit semnături ale selecției în regiuni biologic relevante.”
Dillon este primul autor al studiului. Alți contribuitori sunt Reade Roberts, profesor asociat de biologie la Universitatea de Stat din Carolina de Nord; Jennifer Betz, medic veterinar la Visiting Veterinarians International; Timothy Mousseau, profesor de științe biologice la Universitatea din Carolina de Sud; și Norman Kleiman, profesor asociat de științe ale sănătății mediului la Școala de Sănătate Publică Mailman a Universității Columbia.
