Den fælles evolution af den tasmanske tiger og ulven

Den tasmanske tiger, eller thylacine, var en af Australiens mest gådefulde indfødte arter.

Den var det største pungdyr rovdyr, der overlevede indtil europæernes ankomst, men bar sine unger i en pose ligesom en kænguru eller koala.

Tragisk nok døde den sidste kendte thylacine i Hobart i 1936, efter at der var blevet sat en dusør på dens hoved og efter årtiers jagt af landmænd.

Skræmmende fotografier og film af de sidste kendte thylaciner og et væld af museumsprøver afslører et uhyggeligt dyr med sit ulvehoved og sine tigerstriber.

En ny undersøgelse under ledelse af professor Andrew Pask og mig selv ved University of Melbourne, der er offentliggjort i tidsskriftet Genome Research, har gjort de første fremskridt med hensyn til at besvare dette spørgsmål ved at sammenligne de komplette DNA-sekvenser af thylacinerne og ulven.

Og det bekræfter, at ligheden mellem de to ikke kun er hudløs.

Thylacinen og placentale canider, såsom ulve, hunde og ræve, er måske det mest slående eksempel på konvergent evolution. Gennem denne proces kan dyr, der er fjernt beslægtede, udvikle lignende former som reaktion på fælles miljømæssige udfordringer.

Selv om de havde en sidste fælles forfader for mindst 160 millioner år siden, havde disse toprovdyr – som befinder sig øverst i fødekæden og ikke er byttedyr – næsten identiske kranieformer med lignende biomekaniske egenskaber.

Deres lighed var så tydelig for de tidlige naturforskere, at de gav den det videnskabelige navn Thylacinus cynocephalus, som groft sagt kan oversættes med “punget hundehoved”.

Der er endda beviser for, at de fyldte lignende økologiske nicher, idet dingoens ankomst til Australien er impliceret i thylacinens udryddelse på fastlandet.

I 2018 sekventerede vores team for første gang thylacines DNA fra en joey, mærket C5757, og sammensatte et udkast til en genomsekvens.

Analyse af gener afslørede imidlertid kun få tegn på molekylære ligheder eller lignende pres påført af naturlig udvælgelse. Dette var en gåde, da protein-kodende gener har kritisk vigtige biologiske funktioner.

Nu har vores forskning ved at analysere udviklingshastighederne på tværs af genomerne for 61 hvirveldyrarter opdaget hundredvis af ikke-kodende DNA-elementer hos thylacine og ulv.

Disse elementer, kaldet “TWAR’er” (thylacine-wolf accelerated regions), viser tegn på naturlig udvælgelse hos begge arter, men ligger uden for de meget bedre forståede protein-kodende regioner i genomet.

I fortiden blev disse ikke-kodende regioner betragtet som ‘junk-DNA’, men i dag er det anerkendt, at de spiller vigtige roller som regulatorer af gener under udviklingen, hvor de fleste af de egenskaber, der gør arterne unikke, opstår.

TWAR’er var særligt hyppige i nærheden af gener, der er involveret i udviklingen af knogler, brusk og muskler i ansigtsregionen.

Det tyder på, at den naturlige selektion virkede på meget ensartede måder hos de to arter og opbyggede deres fælles ansigtsstruktur ved at justere de samme underliggende udviklingsprocesser.

Disse resultater giver støtte til den ene side af en langvarig debat inden for evolutionær udviklingsbiologi (kendt som “Evo-Devo”) om den relative betydning af protein-kodende gener og ikke-kodende reguleringselementer i evolutionen.

Paradoksalt nok kan selve den kendsgerning, at generne gør så meget tungt arbejde, faktisk begrænse deres rolle i tilpasningen.

Da et gen kan være vigtigt for udviklingen af flere strukturer i løbet af udviklingen, kan en mutation forårsage kollaterale skader i hele kroppen.

I modsætning hertil kontrollerer ikke-kodende regulatoriske elementer typisk et gens aktivitet i kun én eller få kropsregioner, hvilket gør dem mere tolerante over for mutationer end selve generne.

Denne unikke molekylære egenskab giver regulatoriske regioner større evolutionær “fleksibilitet” og øger chancerne for at erhverve en gavnlig mutation uden negative bivirkninger.

Såkaldt ‘junk-DNA’ kan faktisk være den primære drivkraft for diversitet hos dyr og kunne være nøglen til at forstå konvergerende evolution mellem thylacine og ulv.

Uventet fandt vores hold i løbet af dette arbejde også, at thylacine og ulv viste tegn på konvergens i reguleringselementer af hjernegener.

Dette fund var overraskende, da hjernerne hos pungdyr og pattedyr viser store strukturelle forskelle.

Der blev kun dokumenteret meget lidt om thylacinens jagt- eller sociale adfærd før deres alt for tidlige udryddelse, men disse tegn på konvergerende evolution giver den fristende mulighed, at disse fjerne fætre kan have delt mere end blot deres udseende.

Banner: Wikimedia