ASSARAKS! ⟩ Selle olendi geenid korralduvad elu vältel ümber nagu legoklotsid

Tänaste vihmausside genoom on pärast soolasest veest magedasse keskkonda kolmist laiali lammutatud tükkidest uuesti kokku pandud. Arvatakse, et vähkkasvajal on samalaadseid võimeid. Foto: Pexels / Nathan Hilton

Kui ussid ammustel aegadel soolase vee asemel magedasse vette kolisid, toimus neis geneetilise materjali  ulatuslik ümberkorraldumine. Teadlased tuvastasid, et ühe kaduva liigi genoomi osadest on justkui kokku pandud sellega lähedane liik, mis ilmus evolutsioonis muutunud keskkonnatingimuste tõttu.

See sündmus rebis puruks kunagi funktsioneerinud geenid, sealhulgas need, mis osalesid olulistes rakujagunemise protsessides, jättes vihmaussid, kaanid ja nende lähisugulased – vöösed e. vööussid (clitellata) – kõige segasemate genoomidega loomadeks.

Kõik lagunes ja seejärel korraldus täiesti juhuslikult ümber, selgitas Hispaania evolutsioonibioloogia instituudi (Institute of Evolutionary Biology ehk CSIC-UPF) ühe uurimisgrupi juht Rosa Fernández teadusväljaandele Science. Ta lisas, et käskis oma meeskonnal analüüsi tuhat korda korrata.

Kolm erinevat uurimisrühma on nüüd jõudnud iseseisvalt samale järeldusele, lükates ümber kaua kestnud arusaama, et loomaliikide säilimiseks on vajalik teatud geneetiline stabiilsus.

Genoomisegadus

Evolutsioonibioloog Carlos Vargas-Chávez CSIC-UPFist ja tema kolleegid avastasid, et vööusside esivanematel oli geenikadu umbes 25 protsenti suurem kui teistel usside sugulastel.

Nad oletavad, et genoomi ümberkorraldamine oli reaktsioon uutesse elupaikadesse siirdumisele, kuid ei ole veel kindlaks teinud, kas see toimus enne või pärast usside kohanemist magevee ja maismaaga.

Kuigi selle genoomilise ümberkorralduse ajastus pole selge, väidavad teadlased artiklis, et vööussides täheldatud geneetilised tunnused ei saanud kujuneda seoses tavaliste aja jooksul toimunud ümberkorraldustega. Pigem viitavad mustrid ühekordsele «rakukatastroofile», mis hävitas lühikese aja jooksul ussi genoomi. Nad oletavad, et selliseid drastilisi muutusi võisid vallandada äkilised keskkonnatingimuste muutused, sealhulgas suurenenud hapnikusisaldus või radiatsioon.

Teadlased võrdlevad neid usside genoomi vapustavaid muutusi protsessidega, mida on täheldatud vähirakkudes.

Enamik kahekülgseid (bilaterians) loomi, sealhulgas inimesed, kellel on peegelpildiline vasak ja parem pool, on säilitanud oma kromosoomides kõrge geneetilise stabiilsuse taseme. See stabiilsus on oluline, et õigesti joondada DNA ahelad, kui need paljunemise ajal lahku tõmmatakse ja uuesti kokku paaritatakse.

Olgu need käsnad või ahvid, genoomi järjestused on säilitanud oma järjekorra sadade miljonite aastate vältel. Need geneetilised lindid võivad küll liikuda, kuid nende järjestused püsivad enamasti terved. Kuid mitte kaanide ja vihmausside puhul.

Üldiselt on kahekülgsete genoomi iidne arhitektuur vööussides täielikult kadunud, leidis teine uurimisrühm, mida juhtis evolutsiooniline genoomik Thomas Lewin Taiwani bioloogilise mitmekesisuse uurimiskeskusest (Biodiversity Research Center). Lewini meeskond uurib, kuidas sellised ootamatud kromosoomide drastilised muutused on mõjutanud loomade evolutsiooni.

Kromosoomide struktuuri säilitamise juhud on erakordselt haruldased, selgitavad Lewin ja tema kolleegid oma teises uuringus, väites, et need on pigem erand kui reegel.

Kromosoomide muutused ja ellujäämine

Kuigi suured geneetilised ümberkorraldused võivad olla levinumad, kui varem arvati, kaasneb nendega riske. Kolmas uurimisrühm vaatles lähemalt 2291 loomaliigi genoomi, leides, et drastilised kromosoomimuutused võivad olla seotud ulatuslike väljasuremisjuhtumitega.

Üks olulisemaid küsimusi on, kuidas selline sügav genoomi ümberkorraldamine ei viinud väljasuremiseni, kirjutavad Vargas-Chávez ja tema kolleegid. Nad avastasid, et mereusside esivanemate genoomid ei tundu olevat jagatud eraldi osadeks, mistõttu on need teistest loomadest palju paindlikumad.

See võis aidata neil sügavate genoomimuudatustega toime tulla, järeldab meeskond. See viitab ka sellele, et sellised drastilised geneetilised ümberkorraldused võivad neis liikides jätkuvalt aset leida.

Allikas: Science Alert