Kako hibridne vrste riba kreativno „remiksuju“ stare gene

To je jedan od razloga zašto istraživači smatraju da hibridizacija može pomoći da se objasni brz nastanak novih vrsta.

Među njima su i evolucioni biolozi Dejvid Markes i Ole Zehausen sa Univerziteta u Bernu, kao i Džoana Majer sa Univerziteta u Kembridžu, koji su nov pogled na poreklo vrsta nazivali kombinatornom specijacijom.

„Svi ovi novi genomski podaci tako jasno pokazuju da specijacija kod životinja i biljaka često funkcioniše uspostavljanjem veza, uključujući i veze između starih genetičkih varijanti“, kaže Zehausen, inače šef Odeljenja za vodenu ekologiju na Institutu za ekologiju i evoluciju Univerziteta u Bernu.

„Moramo da se zapitamo da li je to vrlo uobičajen mehanizam u poređenju sa klasičnim shvatanjem“, dodaje Zehausen.

Klasično shvatanje, naime, opisuje poreklo novih vrsta kao spor i postepen proces koji zavisi od slučajnih mutacija koje „grade veći kljun ili privlačniju pesmu“. Ukoliko ovo pomogne delu populacije da istraži novu ekološku nišu ili učini svoje pripadnike manje privlačnim ili zainteresovanim za druge populacije, onda može da nastane nova vrsta.

Kako delovi populacije ostaju izolovani jedni od drugih, njihovi divergentni genomi akumuliraju razlike koje ih čine sve više nekompatibilnim. Kada je specijacija završena, genomi mogu biti toliko različiti da ne funkcionišu kada se iskombinuju u hibridu.

Zehausen i njegove kolege, sa druge strane, kažu da se upravo to dešava kod mnogih vrsta koje se veoma brzo razilaze. Oni stoga tvrde da kombinatorna specijacija objašnjava kako genetička novina kod specijacije može da nastane brzo i kako je to u skladu sa otkrićem da je hibridizacija uobičajenija nego što se to prethodno mislilo.

Drugi biolozi, pak, pozivaju na oprez, tvrdeći da mi jednostavno ne znamo dovoljno o evolucionim posledicama hibridizacije na drvo života čitave vrste. Oni tvrde da postoji previše poznatih primera kada hibridizacijom nisu stvorene nove vrste, te da niko ne bi trebalo da tako hrabro spekuliše o značaju kombinatornog načina specijacije.

Uverenja Markesa, Zehausena i Majer zasnivaju se na njihovom proučavanju afričkih riba ciklida, koje su se, za samo 150.000 godina diversifikovale na preko 700 vrsta različitih oblika, veličina i ekologija. Otkad je nastalo jezero Viktorija pre 15.000 godina, oko 500 vrsta diversifikovalo se unutar njegovih obala, što ovo jezero čini idealnim sistemom za biologe koji pokušavaju da razumeju rane faze specijacije.

Zehausen je počeo tako što je proučavao kako protok gena briše razlike između vrsta ciklida u jezerima. Vrste mogu da se specijalizuju za život na određenim dubinama, prilagođavajući se različitim svetlosnim okruženjima i ekološkim nišama. Različiti poremećaji, poput eutrofikacije ili ljudske aktivnosti, mogu bukvalno da zamagle i zaprljaju vode, a ujedno i sakriju normalne prepreke parenju.

Posledica toga je da različite vrste mogu da mešaju gene i stvaraju hibridna jata. Zehausen veruje da se ovakvo mešanje dešavalo često u istoriji ove evolucione loze:

„Počeo sam da razmišljam o tome što to čini ovim lozama i šta bi specijacija, ponovno mešanje i ponovna specijacija mogle da učine dinamici.“

Zehausen je 2004. godine tvrdio da hibridizacija između relativno različitih, ali još uvek kompatibilnih evolucionih loza može uvesti veliku količinu genetičke raznovrsnosti u genski fond. Rekombinacijom se ova nasleđena raznovrsnost „iseče i uklopi u nove konfiguracije“. Ipak, važno je reći da ne funkcionišu sve kombinacije, ali i da selekcija ponekad može biti slabija u novoformiranom okruženju.

Takva, relaksirana selekcija, može dati hibridnom ciklidu dodatno vreme da se izbori sa izazovima sredine i da premosti nekompatibilnosti genoma svojih roditelja, a koji bi u protivnom mogli dovesti do nepovoljnog ishoda.

Ovo gledište na specijaciju dobija na težini, jer sekvenciranje genoma otkriva pretke uključene u više događaja specijacije. Tako je, na primer, studija Majer i njenih kolega objavljena u časopisu Nature Communications 2017, potvrdila da je brza radijacija 500 vrsta ciklida u jezeru Viktorija proistekla iz hibridnog jata koje je verovatno starije od samog jezera. Unutar samog jezera, sve vrste su potekle od zajedničkog pretka, i to verovatno u poslednjih 15.000 godina.

Ali kada su istraživači pokušali da grupu riba iz jezera Viktorija postave na veće evolutivno stablo ciklida, našli su se između dve vrlo drevne rečne vrste – jedne sa gornjeg Nila i druge iz reke Kongo.

Prema Majer, neki delovi genoma ciklide u jezeru Viktorija više podsećaju na vrstu iz Nila, dok su drugi bliži onoj iz Konga.

„Oni su genski mozaik ove dve vrste“, kaže Majer.

U saradnji sa Centrom za promociju nauke, „Danas“ predstavlja izabrane priče sa naučnopopularnog portala elementarium.cpn.rs