A törzsfejlődés genetikai hátteréről
A törzsfejlődés genetikai folyamatainak mélyebb megértéséhez járulnak hozzá, valamint a konvergens evolúció tételeit helyezik új megvilágításba azok az eredmények, amelyeket a közelmúltban tett közzé a rangos Nature Communications szaklap. A kutatásokban több magyar szakember mellett az ELTE munkatársa, Kovács M. Gábor is részt vett.
Az egysejtű szerveződésű, sarjadzással gyors szaporodásra képes – a gyűjtőfogalommal élesztőknek nevezett – gombák között többet kiemelt egészségügyi és biotechnológiai fontosságúként tartunk számon: például a sör- és hasadó élesztőt vagy bizonyos bőrbetegségeket, illetve a legyengült szervezetekben súlyos agyvelőgyulladást kiváltó kórokozókat – hívják fel a figyelmet a tanulmány bevezetőjében a kutatók. Egyes gombafajok egész életciklusuk során élesztő formában maradnak, míg mások, az úgynevezett dimorf (kétalakú) gombák bizonyos körülmények között fonalas alakban is előfordulnak.
Az élesztők leszármazási vonalai tíz- vagy akár százmillió éve különülhettek el a fonalas gombáktól, ám megjelenésükben és anyagcsere-folyamataikban nagyfokú hasonlóság mutatható ki. A törzsfejlődés során fellépő genetikai változások feltérképezéséhez a kutatók 59 fonalas, dimorf és élesztő gomba genomját hasonlították össze egymással és egy evolúciós számítások alapján valószínűsített közös ős génkészletével. A szeptemberben a Lendület program támogatásával az MTA SzBK-ba hazatért Nagy G. László Clark Egyetemen végzett kutatásaiban több magyar szakember is részt vett: az Eötvös Loránd Tudományegyetemről Kovács M. Gábor, a Biológiai Intézet Növényszervezettani Tanszékének és az MTA ATK Növényvédelmi Intézetének munkatársa, valamit Gácser Attila a Szegedi Tudományegyetemről és Sipiczky Mátyás a Debreceni Egyetemről.
Eredményeik szerint az élesztőszerű növekedés lehetőségét biztosító génkészlet a gombák törzsfejlődésének már korai szakaszában megjelent, és ez a legtöbb leszármazási vonalon meg is őrződött. Az élesztőgombákra jellemző szerveződési formára történő tényleges áttérés azonban sokkal későbbre tehető, és az ezt szolgáló genetikai eszköztár egymástól független, de hasonló eredményre vezető (konvergens) változásai miatt következett be. Mindezek arra utalnak, hogy az élesztőszerű növekedést lehetővé tevő képesség a különböző, egymással közeli rokonságban nem álló fajoknál közös eredetről fakadt, míg a növekedési forma megjelenése később, a szabályozó mechanizmusok konvergens evolúciós változásainak köszönhetően jelent meg – állapították meg a kutatók.
A hasonló tulajdonságok egymástól független kialakulását – például a röpképesség megjelenését a rovaroknál és a madaraknál – konvergens evolúciónak nevezzük. A konvergens evolúció egyik jellegzetes megnyilvánulása, hogy az egyes rendszertani csoportoknál más-más eredetű struktúrák azonos célt szolgálnak: ilyen például a fejlábúak és az emlősök számos szerkezeti sajátosságban eltérő, de egyaránt részletgazdag látást lehetővé tevő szeme. A tapasztaltak ellentmondanak ennek a klasszikus konvergens evolúciós modellnek. A megfigyelt folyamat arra enged következtetni, hogy noha korán megjelent az élesztő növekedés genetikai eszköztára, az nem fejeződött ki, azonnal nem nyilvánult meg az élőlények szerveződésében, megjelenésében. A konvergencia tetten érhető viszont az eszköztár kifejeződésének szabályozásában, amelynek következtében a genetikai értelemben is egymástól távol álló leszármazási vonalakban az életciklus meghatározó formájává válhatott az élesztő alak. Az ehhez hasonló, rejtett genetikai hasonlóságok akár több százmillió évig is fennmaradhatnak, és egymástól függetlenül aktiválódhatnak. A kutatók feltételezik, hogy az ezek hátterében álló mechanizmusok más jegyek kialakításáért is felelősek lehetnek, amikor is több fejlődési vonalon ugyanannak a tulajdonságnak – egymástól látszólag független – megjelenését idézik elő. A feltételezett jelenség általános magyarázatul szolgálhat az egész élővilágban számos esetben megfigyelhető komplex hasonlóságokra – vonták le a következtetést a szakemberek.