Wetenschappers weten al lang dat zelfs soorten als wolven, honden, coyotes, grote katten en walvissen zich kunnen kruisen. Maar ondanks deze vermenging van genen blijven deze dieren verschillende soorten. Een nieuwe studie gepubliceerd in Nature werpt licht op dit fenomeen door een bijzondere regio binnen het X-chromosoom te identificeren die fungeert als een krachtige ‘tijdcapsule’ die genetische verschillen tussen soorten in stand houdt.
Onderzoekers van het Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) gebruikten geavanceerde kunstmatige intelligentie om genomen van 22 zoogdiersoorten te analyseren. Hieruit bleek een enorm gebied op het X-chromosoom, de X-gebonden recombinatiewoestijn (XLRD) genaamd, dat al meer dan 100 miljoen jaar opmerkelijk onveranderd is gebleven. Deze regio beslaat bijna 30% van het X-chromosoom en fungeert als een barrière voor genenuitwisseling, waardoor soortgrenzen behouden blijven, zelfs als er sprake is van kruising.
“Vroeger ontbrak het ons aan gedetailleerde kaarten die laten zien hoe genen tijdens de voortplanting door elkaar bewegen”, legt Dr. Nicole Foley, hoofdauteur van het onderzoek, uit. Deze vermenging van genetisch materiaal door recombinatie bemoeilijkt vaak pogingen om evolutionaire relaties te traceren. AI-gestuurde genoomanalyse stelt wetenschappers nu in staat deze verborgen blauwdruk van de evolutie te ontcijferen.
De XLRD fungeert als een ‘tijdcapsule’ en bewaart een momentopname van voorouderlijke relaties die anders aan het zicht zouden worden onttrokken door de wijdverbreide uitwisseling van genen tussen soorten.
“Opmerkelijk genoeg lijkt de XLRD een terugkerend en eeuwenoud kenmerk te zijn bij zoogdieren”, zegt Foley. “Het duikt op exact dezelfde plaats over de X-chromosomen van verschillende soorten. Dit geeft aan dat daar iets functioneel belangrijks gebeurt.”
De ontdekking van dit bewaarde gebied was bijzonder verrassend omdat eerdere studies suggereerden dat reproductieve barrières onafhankelijk en snel ontstaan bij verschillende groepen soorten.
Een cruciale rol bij soortvorming
De XLRD fungeert niet alleen als een genetische tijdcapsule, maar lijkt ook cruciaal te zijn voor soortvorming – het proces waarbij nieuwe soorten evolueren. Deze regio is dicht opeengepakt met genen die verband houden met de voortplanting bij beide geslachten, inclusief degenen die betrokken zijn bij het uitschakelen van geslachtschromosomen. Dr. Bill Murphy, een senior onderzoeker van het onderzoek, suggereert dat de unieke genetische schakelaars ingebed in en rond de XLRD een belangrijke rol kunnen spelen in de onvruchtbaarheid die wordt waargenomen bij hybride nakomelingen en reproductieve isolatie in de natuur. Deze bevindingen wijzen zelfs op mogelijke verbanden tussen de XLRD en menselijke voortplantingsstoornissen zoals polycysteus ovariumsyndroom.
Dit onderzoek opent nieuwe wegen voor het begrijpen van de complexiteit van de voortplanting, zowel bij dieren als bij mensen. Door de geheimen te ontrafelen die zich in deze oude genomische ‘tijdcapsule’ bevinden, kunnen wetenschappers waardevolle inzichten verkrijgen in reproductieve disfunctie en uiteindelijk bijdragen aan oplossingen voor problemen met onvruchtbaarheid.
