Evoluția comună a tigrului tasmanian și a lupului

Tigrul tasmanian, sau thylacine, a fost una dintre cele mai enigmatice specii indigene din Australia.

A fost cel mai mare prădător marsupial care a supraviețuit până la sosirea europenilor, dar își purta puii într-o pungă ca un cangur sau un koala.

În mod tragic, ultimul thylacine cunoscut a murit în Hobart în 1936, după ce pe capul său a fost pusă o recompensă și după zeci de ani de vânătoare de către fermieri.

Fotografii și filme obsedante ale ultimilor thylacines cunoscuți și o multitudine de specimene de muzeu, dezvăluie un animal straniu, cu cap de lup și dungi de tigru.

Un nou studiu condus de profesorul Andrew Pask și de mine, de la Universitatea din Melbourne, publicat în revista Genome Research, a făcut primele progrese în a răspunde la această întrebare prin compararea secvențelor complete de ADN ale thylacinei și lupului.

Și confirmă faptul că asemănarea dintre cei doi nu este doar superficială.

Tylacinele și canidele placentare, cum ar fi lupii, câinii și vulpile, sunt poate cel mai izbitor exemplu de evoluție convergentă. Prin acest proces, animalele înrudite la distanță pot evolua forme similare ca răspuns la provocări comune de mediu.

În ciuda faptului că au avut un ultim strămoș comun cu cel puțin 160 de milioane de ani în urmă, acești prădători de vârf – care se află în vârful lanțului trofic și nu sunt prădați de alte animale – aveau forme de craniu aproape identice, cu proprietăți biomecanice similare.

Asemănarea lor a fost atât de evidentă pentru primii naturaliști încât i-au dat numele științific, Thylacinus cynocephalus, care ar putea fi tradus aproximativ ca „cap de câine cu pungă”.

Există chiar dovezi că au ocupat nișe ecologice similare, sosirea dingo în Australia fiind implicată în dispariția thylacinei pe continent.

În 2018, echipa noastră a secvențiat pentru prima dată ADN-ul thylacinei de la un joey, etichetat C5757, și a asamblat un proiect de secvență genomică.

Cu toate acestea, analiza genelor a dezvăluit puține dovezi de asemănări moleculare sau de presiuni similare impuse de selecția naturală. Acest lucru a prezentat o enigmă, deoarece genele codificatoare de proteine au funcții biologice de importanță critică.

Acum, analizând ratele de evoluție în genomurile a 61 de specii de vertebrate, cercetarea noastră a descoperit sute de elemente de ADN necodificatoare la thylacine și la lup.

Aceste elemente, numite „TWARs” (thylacine-wolf accelerated regions), prezintă dovezi de selecție naturală la ambele specii, dar se află în afara regiunilor mult mai bine înțelese ale genomului care codifică proteine.

În trecut, aceste regiuni necodificatoare erau considerate „ADN nedorit”, dar astăzi este recunoscut faptul că ele joacă roluri importante ca regulatori ai genelor în timpul dezvoltării, atunci când apar majoritatea trăsăturilor care fac speciile unice.

TWAR-urile au fost deosebit de abundente în apropierea genelor implicate în dezvoltarea oaselor, cartilajelor și mușchilor din regiunea facială.

Acest lucru sugerează că selecția naturală a acționat în moduri foarte asemănătoare la ambele specii, construind structura facială comună prin modificarea acelorași procese de dezvoltare care stau la baza lor.

Aceste descoperiri oferă sprijin pentru o parte a unei dezbateri de lungă durată în domeniul biologiei evolutive a dezvoltării (cunoscută sub numele de „Evo-Devo”), cu privire la importanța relativă a genelor codificatoare de proteine și a elementelor de reglementare necodificatoare în evoluție.

Paradoxal, însuși faptul că genele fac atât de multă muncă grea poate, de fapt, să limiteze rolul lor în adaptare.

Pentru că o genă poate fi importantă pentru dezvoltarea mai multor structuri în timpul dezvoltării, o mutație poate provoca daune colaterale în tot corpul.

În schimb, elementele reglatoare necodificatoare controlează de obicei activitatea unei gene în doar una sau câteva regiuni ale corpului, ceea ce le face mai tolerante la mutații decât genele în sine.

Această proprietate moleculară unică conferă regiunilor de reglementare o mai mare „flexibilitate” evolutivă și crește șansele de a dobândi o mutație benefică fără efecte secundare negative.

Așa-numitul „ADN nedorit” poate fi, de fapt, principalul motor al diversității la animale și ar putea fi cheia pentru a înțelege evoluția convergentă dintre thylacine și lup.

În mod neașteptat, în cursul acestei lucrări, echipa noastră a descoperit, de asemenea, că thylacinele și lupul au prezentat dovezi de convergență în elementele de reglementare ale genelor creierului.

Această constatare a fost surprinzătoare, deoarece creierul marsupialelor și al placentelor prezintă diferențe structurale majore.

Puțin a fost documentat despre comportamentele de vânătoare sau sociale ale thylacinei înainte de dispariția lor prematură, dar aceste semnături de evoluție convergentă prezintă posibilitatea tentantă că acești veri îndepărtați ar fi putut împărtăși mai mult decât doar aspectul lor.

Banner: Wikimedia

.