Rókák és gombák: eltérő evolúciós pályák a komplex többsejtűség felé
Az evolúcióbiológusok mindig is kíváncsiak voltak az állatok és gombák evolúciós történetére: az összetett többsejtű organizmusok e két csoportja első látásra teljesen eltérő, valójában azonban közeli rokonok az Élet Fáján. Mindkét csoport ugyanannak a kiterjedt családnak, az eukarióta szupercsoportnak a tagjai – azaz sokkal közelebbi rokonai egymásnak, mint bármelyikük a növényeknek. Mivel nem állnak rendelkezésre részletes fosszíliamardványok abból az időből, amikor őseik szétváltak, nem könnyű megválaszolni, hogyan fejlődött ki ugyanazon szupercsoporton belül két ilyen mértékben eltérő példa a komplex többsejtűségre.
„Ahhoz, hogy ezt az evolúciós rejtélyt megfejtsük,
először teljes genomszekvenciákat kellett előállítanunk az egysejtű csoportokból,
amelyek az Élet Fáján az állatok és gombák között ágaznak le” – emlékezik a kutatás kezdetére Iñaki Ruiz-Trillo professzor, a barcelonai Institut de Biologia Evolutiva vezető kutatója.
A kutatók több állat- és gombafaj teljes genomszekvenciáját vizsgálták. A ma élő gombák, állatok és legközvetlenebb egysejtű rokonaik teljes genetikai szövegéből kiindulva az egyes gének evolúciós történetét visszakövetve százmillió éves távlatokban rekonstruálták a két csoport evolúcióját. Ehhez azokat a számítási módszereket használták, amelyeket Szöllősi Gergely vezetésével az ERC GENECLOCKS kutatócsoport fejlesztett az ELTE-n.
Az állatok és a gombák ugyanannak a kiterjedt családnak, az eukarióta szupercsoportnak a tagjai. (Forrás: Wikipédia)
„Módszertani szempontból két tényező van jelenleg nagy hatással az evolúcióbiológiai vizsgálatokra. Egyfelől ma már sokkal könnyebb teljes genomszekvenciákat előállítani szinte bármely élőlény esetén, másfelől sokkal szofisztikáltabb és hatékonyabb evolúciós modelleket tudunk már kiszámolni és ezekkel a rendelkezésre álló szekvencia adatokat elemezni” – magyarázza Szöllősi Gergely, az ELTE Biológiai Fizika Tanszék egyetemi adjunktusa.
Az elemzések során kirajzolódott, hogy az evolúció korai szakaszában kezdődött fokozatos változások következtében jöttek létre a mai állatok és gombák közötti genetikai különbségek. A kutatók szerint ezek a változások akkor indultak be, amikor a két csoport leszármazási vonal több mint egymilliárd évvel ezelőtt elágazott.
„Ez meglepett minket, mert azt vártuk, hogy mind az állatok, mind a gombák esetében a többsejtűség megjelenésével egy időben következett be a genetikai változások többsége. Valójában azonban ennek az ellenkezőjét figyelhettük meg: a genetikai változások nagy része mindkét csoport esetében a többsejtűség kialakulása előtt történt” – mondja Eduard Ocaña-Pallarès, az ELTE Biológiai Fizika Tanszék posztdoktori kutatója.
A kutatók szerint az állatok kifejlődéséhez vezető leszármazási vonal olyan géneket halmozott fel, amelyek később elengedhetetlenné váltak az állati soksejtűségéhez. Ezzel szemben a gombák ősei folyamatos “genetikai veszteségeket” szenvedtek el, ami genetikai “képességeiket” a metabolikus sokféleség irányába tolta. Ez az eltolódás tette lehetővé a gombák számára, hogy hatékonyan alkalmazkodjanak és maradjanak fenn a legkülönfélébb környezeti feltételek mellett is.
„A lehető legjobb döntés volt, hogy Barcelonából Magyarországra költöztem, és csatlakoztam az ELTE Fizikai Intézetében működő ERC GENECLOCKS kutatócsoporthoz. Barcelonai doktori munkám során rengeteg genomadatot vizsgáltam, de ezek részletes elemzésére nem volt lehetőségem. Úgy döntöttem, hogy Szöllősi Gergely csoportjában folytatom a kutatásaimat, mivel tudtam, hogy
az ELTE-n az ősi géntartalmak rekonstrukcióját lehetővé tévő legmodernebb számítógépes modelleket fejlesztik.
Azt hiszem, megérte" – jegyzi meg Eduard Ocaña-Pallarès.
„Ez a munka kiváló példa arra, hogy külföldi együttműködések hogyan pezsdítik fel a hazai tudományt és vezetnek tudományos kiválósághoz” – teszi hozzá Szöllősi Gergely.
A tanulmány a Nature című lapban jelent meg.
Forrás: ELTE TTK
Borítófotó: Niko Pekonen