A denevérek és a delfinek ugyanúgy fejlődtek az echolokációban

Írta Elizabeth Pennisi 2013. szeptember 4-én, 13:00 órakor

delfinek

A delfineknek és a denevéreknek nincs sok közös vonásuk, de szuperhatalmuk van: Mindkettő magas rangú hangok kibocsátásával és a visszhangok meghallgatásával vadászik zsákmányára. Most egy tanulmány kimutatta, hogy ez a képesség az emlősök minden csoportjában függetlenül jött létre ugyanazon genetikai mutációkból. A munka azt sugallja, hogy az evolúció néha ugyanazon a lépéseken keresztül jut el új vonásokhoz, méghozzá nagyon különböző állatoknál. A kutatás azt is magában foglalja, hogy ez a konvergens evolúció gyakori - és rejtve van - a genomokban, ami potenciálisan megnehezíti az organizmusok közötti evolúciós kapcsolatok megfejtésének feladatát.

A természet tele van a konvergens evolúció példáival, ahol nagyon távoli rokonságban lévő organizmusok hasonlítanak egymásra, vagy hasonló képességekkel és tulajdonságokkal rendelkeznek: A madaraknak, denevéreknek és rovaroknak például szárnyuk van. A biológusok feltételezték, hogy ezeket az újdonságokat genetikai szinten, alapvetően különböző módon dolgozták ki. Ez vonatkozott kétféle denevérre és fogas bálnára is, amely csoport delfinek és bizonyos bálnák közé tartozik, és amelyek az echolokáció nevű speciális vadászati ​​stratégiához kapcsolódtak. Egészen a közelmúltig a biológusok azt gondolták, hogy az echolokáció minden egyes esetét különböző gének hajtják, és hogy a releváns fehérjék számtalan módon változhatnak új funkciók felvételéhez.

De 2010-ben Stephen Rossiter, a Queen Mary, a Londoni Egyetem evolúciós biológusa és munkatársai megállapították, hogy az echolokáló denevérek mindkét típusának, valamint a delfineknek ugyanazok a mutációik voltak egy bizonyos presztinnek nevezett fehérjében, ami befolyásolja a meghallgatás. Más, a hallásban közismert géneket vizsgálva, és más kutatók több olyan embert is találtak, akiknek fehérjéi hasonlóan változtak ezekben az emlősökben.

Most Rossiter csapata kiterjesztette ennek az úgynevezett molekuláris konvergenciának a kutatását a teljes genomra. Négy faj genomját szekvenálták a denevér családfa különböző ágaiból, kettő echolokációt használ, kettő pedig nem. Hozzáadták a nagy repülő róka és a kis barna denevér meglévő genomszekvenciáit, egy másik echolokátort. Joe Parker evolúciós biológus, szintén a londoni University Mary Mary-nél hasonlította össze a denevér genetikai szekvenciáit több mint egy tucat más emlős, köztük a palackorrú delfin szekvenciáival. Arra a 2300 génre összpontosított, amelyek egyetlen példányban léteznek az összes denevérben, a delfinben és legalább öt másik emlősben. Értékelte, hogy az egyes gének mennyire hasonlítanak a különböző denevérek és a delfin társaira. Az elemzésből kiderült, hogy 200 gén azonos módon változott egymástól függetlenül - számolt be Parker, Rossiter és munkatársaik ma a Nature-ben. A gének közül többen részt vesznek a hallásban, de a többieknek egyelőre nincs egyértelmű kapcsolatuk az echolokációval; néhány megosztott változással rendelkező gén fontos a látás szempontjából, de legtöbbjüknek ismeretlen funkciói vannak.

"A legnagyobb meglepetés" - mondja Frédéric Delsuc, a franciaországi Montpellier Egyetem molekuláris filogenetikusa - "valószínűleg az, hogy a konvergens molekuláris evolúció széles körűnek tűnik-e a genomban".

Todd Castoe, az arlingtoni Texasi Egyetem genomikusa is lenyűgözte: "Nagyon meg vagyok győződve arról, hogy valami igazi dolgot találnak, és ez nagyon izgalmas [és] nagyon fontos." Kritikus azonban az elemzés módjával kapcsolatban, ami azt sugallja, hogy a megközelítés csak közvetett bizonyítékot talált a molekuláris konvergenciára.

Az a felfedezés, miszerint a molekuláris konvergencia széles körben elterjedhet egy genomban, "keserédes" - teszi hozzá Castoe. A családfákat építő biológusokat valószínűleg félrevezetik, arra utalva, hogy egyes szervezetek szoros kapcsolatban állnak egymással, mivel a gének és a fehérjék hasonlóak a konvergencia miatt, és nem azért, mert az élőlények nemrégiben volt közös őse. Castoe szerint egyetlen családfát sem lehet teljesen megvédeni ezektől a félrevezető hatásoktól. "És jelenleg nincs módunk ezzel foglalkozni."

Erzsébet Pennisi

Liz a tudományos biológia számos aspektusát felölelő vezető tudósító.