Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Molekularne mechanizmy adaptacji

Adaptacja jest kluczowym pojęciem w biologii ewolucyjnej i obejmuje procesy, takie jak zdolność gatunków do przetrwania w zmieniającym się środowisku, antybiotykooporność oraz oporność na chemioterapię w leczeniu raka. Najnowsze postępy w sekwencjonowaniu genów ułatwiły na skalę dotąd niespotykaną poszukiwanie dowodów na adaptację.
Molekularne mechanizmy adaptacji
Aktualnie dostępne metody badania adaptacji często bazują wyłącznie na genach kandydujących wybranych a priori lub na poszukiwaniach śladów selekcji na poziomie DNA. W efekcie możemy otrzymać jednostronny i niepełny obraz mechanizmów adaptacyjnych.

Twórcy projektu ADAPT_EVOL (The molecular process and functional consequences of adaptation) postanowili zająć się tym problemem, badając najnowsze przykłady indukowanej przez transpozony adaptacji u muszki owocówki (Drosophila melanogaster). Transpozon jest to sekwencja DNA, która może zmieniać swoją pozycję w genomie jednocześnie tworząc lub odwracając mutacje.

Naukowcy rozpoznali adaptacyjne insercje transpozonów w naturalnych populacjach wywodzących się z różnych lokalizacji geograficznych. Pobrali więc sekwencje całych genomów 27 linii pochodzących ze Szwecji oraz 16 linii pochodzących z południowych Włoch. Analizy wszystkich 43 linii, wraz z analizą 141 linii pochodzących z Północnej Karoliny (USA) oraz 20 od populacji w Rwandzie pozwoliły badaczom zidentyfikować 39 prawdopodobnych adaptacyjnych transpozonów.

Okazało się, że częstotliwość ich występowania w populacjach spoza Afryki była duża oraz niewielka albo zerowa w populacji rwandyjskiej. To sugerowało, że te konkretne transpozony biorą udział w adaptowaniu się do środowiska pozaafrykańskiego. Naukowcy postulowali również, że częstotliwość występowania 15 spośród 39 prawdopodobnych adaptacyjnych transpozonów była zwiększona na skutek selekcji pozytywnej.

W toku dalszych badań nad mechanizmami molekularnymi i przydatnością 6 prawdopodobnych adaptacyjnych transpozonów wykazano, że 5 z nich uczestniczyło w odpowiedzi na stres, a 2 w odpowiedzi na stres wywołany zbyt niską temperaturą. Ponadto 1 transpozon brał udział w odpowiedzi na stres oksydacyjny, 1 w odpowiedzi na stres wywołany metalami ciężkimi oraz 1 w odpowiedzi na stres ksenobiotyczny.

Projekt ADAPT_EVOL wykazał, że zdolność radzenia sobie ze stresogennym środowiskiem jest istotną cechą adaptacyjną w naturalnych populacjach D. melanogaster. Okazało się, że 2 spośród 6 adaptacyjnych transpozonów miały wpływ zarówno na budowę, jak i ekspresję sąsiedniego genu, a kolejne 3 tylko na ekspresję.

Twórcy projektu wykazali, że transpozony są przydatnym narzędziem do badania procesów adaptacyjnych w występujących naturalnie populacjach. Ponieważ są one obecne w dosłownie wszystkich przebadanych dotąd organizmach, można domniemywać, że rola transpozonów w ewolucji adaptacyjnej nie ogranicza się wyłącznie do muszki owocówki.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Adaptacja, biologia ewolucyjna, DNA, ADAPT_EVOL, transpozony, Drosophila melanogaster, populacja, ewolucja adaptacyjna
Numer rekordu: 183226 / Ostatnia aktualizacja: 2016-08-18
Dziedzina: Biologia, Medycyna
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę