Od dawna wiadomo, że nawet takie gatunki jak wilki, psy, koi-woi, duże koty i wieloryby mogą się krzyżować. Jednak pomimo tej wymiany genów zwierzęta te pozostają odrębnymi gatunkami. Nowa publikacja w czasopiśmie Nature rzuca światło na to zjawisko, ujawniając niezwykły region w chromosomie X, który działa jak potężna tymczasowa komórka, która zachowuje różnice genetyczne między gatunkami.
Naukowcy z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej i Nauk Biomedycznych (VMBS) Uniwersytetu Texas A&M wykorzystali zaawansowaną sztuczną inteligencję do analizy genomów 22 gatunków ssaków. Ujawniło to ogromny region na chromosomie X, zwany regionem połączonym z X bez rekombinacji (XLRD), który pozostał niezmieniony przez ponad 100 milionów lat. Region ten, obejmujący prawie 30% chromosomu X, działa jako bariera dla wymiany genów, pomagając w utrzymaniu granic gatunków nawet w przypadku krzyżowania się.
„Wcześniej nie dysponowaliśmy szczegółowymi mapami mieszania się genów podczas reprodukcji” – wyjaśnia dr Nicole Foley, główna autorka badania. „To mieszanie materiału genetycznego w drodze rekombinacji często komplikuje próby śledzenia powiązań ewolucyjnych. Analityka genomu oparta na sztucznej inteligencji pozwala teraz naukowcom rozszyfrować ten ukryty plan rozwoju”.
XLRD działa jak prowizoryczne urządzenie, przechowujące migawkę relacji rodzinnych, które w przeciwnym razie zostałyby zamaskowane przez powszechną wymianę genów między gatunkami.
„Zaskakujące jest to, że XLRD wydaje się być powtarzającą się i starą cechą ssaków” – mówi Foley. „Dociera do tego samego miejsca na chromosomach X różnych gatunków. Oznacza to, że dzieje się tam coś ważnego funkcjonalnie”.
Odkrycie tego chronionego regionu było szczególnie zaskakujące, ponieważ poprzednie badania sugerowały, że bariery reprodukcyjne powstają niezależnie i szybko w różnych grupach gatunków.
Istotna rola w powstawaniu gatunków
Oprócz tego, że pełni funkcję prowizorycznego genu, XLRD wydaje się odgrywać ważną rolę w specjacji, procesie ewolucji nowych gatunków. Region ten jest bardzo gęsto zaludniony genami związanymi z rozmnażaniem obu płci, w tym związanymi z supresją chromosomu X. Dr Bill Murphy, starszy członek zespołu badawczego, sugeruje, że unikalne przełączniki genetyczne wbudowane w XLRD i wokół niego mogą odgrywać znaczącą rolę w niepłodności obserwowanej u potomstwa hybrydowego i izolacji reprodukcyjnej w przyrodzie. Odkrycia te wskazują nawet na potencjalne powiązania pomiędzy XLRD a zaburzeniami rozrodczości u ludzi, takimi jak policystyczna choroba jajników.
Badania te otwierają nowe możliwości zrozumienia złożoności reprodukcji zarówno u zwierząt, jak i u ludzi. Odkrywając tajemnice zawarte w tym starożytnym schowku genetycznym, naukowcy mogą uzyskać cenny wgląd w zaburzenia reprodukcyjne i ostatecznie przyczynić się do rozwiązania problemów niepłodności.
