ADNUnul dintre aspectele cele mai dificil de înţeles ale evoluţiei este ideea că erorile aleatorii în copierea ADN-ului pot duce la ceva util. În cadrul a două proiecte de cercetare recente oamenii de ştiinţă arată cum "erorile de scriere" pot duce într-adevăr la îmbunătăţiri.

 

 

 

În cazul a numeroase specii de insecte, aceste 2 proiecte documentează erorile de ADN care au condus la modificări care nu sunt doar benefice, ci se dovedesc de-a dreptul geniale. Diverse specii de gândaci, afide, fluturi şi molii au dobândit independent erori genetice care le permit să mănânce plante extrem de toxice şi apoi să folosească toxinele pentru a se apăra împotriva prădătorilor.

Toxinele în cauză, numite cardenolide, sunt produse de către mai multe plante, inclusiv de către planta iarba-fiarelor, care este alimentul de bază pentru omizile fluturelui monarh. Toxina ucide prin fixarea şi dezactivarea unei proteine prezente în structura tuturor animalelor complexe şi necesară pentru transmiterea impulsurilor nervoase şi a altor funcţii cheie.

Să fii toxic pentru toate animalele este un mecanism de apărare foarte eficient pentru o plantă, a declarat biologul de la Universitatea Princeton, Peter Andolfatto, autorul principal al uneia dintre lucrări. "Dar aceste insecte sunt uimitoare." Mai mult de două duzini de specii au dobândit independent mutaţii în aceeaşi genă - cea care deţine reţeta pentru proteina selectată de către toxina produsă de plantă. Mutaţia permite insectelor să creeze o versiune alternativă pe care toxina nu o poate afecta.

Dar multe dintre insecte au dezvoltat rezistenţă într-un mod mai complicat - prin crearea unui duplicat al acestei gene.

"Acum ei pot juca un joc complet diferit", a spus Andolfatto. "Păstrează o copie practic neatinsă şi apoi introduc în joc o altă copie şi încep să exploreze noi căi evolutive." Cei cu gene duplicate se aleg astfel atât cu o formă rezistentă, cât şi cu una vulnerabilă.

Insectele au scos apoi din joben un alt truc evolutiv, a spus el. Ele au suferit modificări în unele părţi din apropiere ale ADN-ului care au optimizat modul în care cele două exemplare diferite ale genei erau activate în diferite părţi ale corpului.

Gena alterată rezistentă la toxină a fost mai activă în intestin, acesta fiind si locul în care celulele ar trebui să trateze direct cu asaltul chimic. Dar în creier, gena originală, mai vulnerabilă era probabil mai activă, a spus Andolfatto, pentru că versiunea originală a proteinei este mai eficientă acolo.

Evoluţia, a declarat Andolfatto, a combinat trei abordări diferite pentru rezolvarea unei singure probleme. Iar aceste schimbări au avut loc într-o manieră similară la specii complet diferite.



Dar de unde ştim că aceste adaptări nu au evoluat doar o singura dată într-un strămoş comun? Andolfatto a specificat faptul că insectele care se hrănesc cu plante otrăvitoare pe care le-au studiat sunt rude foarte îndepărtate, care s-au despărţit cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă. Toate acestea au rude mult mai apropiate, care nu tolerează toxina.

Andolfatto şi colegii săi de la Princeton şi de la Universitatea Andes din Bogota, Columbia şi-au publicat lucrările de cercetare în numărul de săptămâna trecută a revistei Science. Un proiect similar a fost prezentat recent în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Amândouă lucrările sunt excelente si amândouă descriu un exemplu uimitor al evoluţiei convergente", a declarat biologul evoluţionar Marcus Kronforst de la Universitatea din Chicago. "Vedeţi toate aceste insecte cu origini distincte evoluând în mod independent sub aceeaşi presiune selectivă, rezolvând problema în acelaşi mod".

Este adevărat că există mult mai multe mutaţii rele decât mutaţii bune, dar în organisme au loc şi multe mutaţii ascunse - schimbări ale ortografiei ADN-ului care nu cauzează niciun efect evident. Atunci când o specie se mută într-un mediu cu o plantă toxică, câţiva indivizi pot transporta o mutaţie ascunsă anterior, care le înzestrează cu un anumit grad de rezistenţă.

"Acum, aceşti indivizi sunt înzestraţi pentru a fi cu adevărat de succes, deoarece aceştia şi descendenţii acestora se pot hrăni cu aceste plante şi nimeni altcineva nu poate folosi această resursă", a spus Kronforst.

Mutaţia ar fi putut fi deja prezentă înainte ca aceste insecte să se întâlnească cu plante otrăvitoare sau s-ar fi putut ivi după aceea. "Oricum povestea este aceeaşi", a spus el. "Mutaţiile pot apărea la întâmplare, dar ele sunt benefice în cazul mediului actual. Acesta este un caz de selecţie naturală în acţiune".

Există de asemenea un bonus: insectele care se hrănesc cu plante otrăvitoare pot stoca toxinele şi, astfel, pot deveni ele însăşi otrăvitoare. În cazul fluturelui monarh, adultul va continua să conţină toxina, chiar dacă aceştia nu mai mănâncă iarba-fiarelor care îi hrănea atunci când încă erau omizi.

Desigur, faptul că îmbolnăveşti un prădător nu îţi este de niciun folos dacă şi tu eşti consumat în acest proces. Kronforst a mai specificat faptul că studiază modul în care insectele toxice dezvoltă culori distinctive “de avertizare”, permiţând astfel prădătorilor să înveţe să le evite.

De asemenea, în locul în care veţi găsi insecte toxice cu culori de avertizare, a mai adăugat el, veţi găsi şi “mimi” netoxici, care adoptă aceleaşi culori pentru a evita să fie mâncaţi ei înşişi. Kronforst lucrează la aflarea modului în care alterările ADN-ului conduc la aceste schimbări de culoare avantajoase atât în insectele toxice, cât şi în cazul imitatorilor.

Uneori, a aflat el, un grup de indivizi din cadrul unei specii vor dezvolta o culoare de avertizare cu totul nouă. În cazul fluturilor pe care îi studiază, unii sunt de culoare galbenă, iar alţii sunt albi, împerecherea având loc între indivizi care împărtăşesc aceeaşi culoare proprie. Astfel de preferinţe de împerechere pot declanşa formarea unor noi specii.

Modul în care se nasc noi specii este un alt puzzle de lungă durată al evoluţiei, la rezolvarea căruia oamenii de ştiinţă sunt ajutaţi de către ADN.



Traducere realizată de Alexandru Huţupanu după Insects show how DNA mistakes become evolutionary innovation, cu acordul Phys.org.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.