Różnorodność genetyczna i cechy związane z przystosowaniem u kotików
Wiele ważnych cech związanych z przystosowaniem, takich jak odporność na pasożyty, zdolność do przeżycia czy sukces rozrodczy, jest często skorelowanych z heterozygotycznością, czyli występowaniem dwóch różnych postaci danego genu w populacji. Dowiedziono, że korelacje między heterozygotycznością i przystosowaniem (HFC) wpływają na interakcje między patogenami i ich nosicielami oraz ewolucję doboru partnerów. Dotychczas większość badań wykorzystywało tylko 10 markerów mikrosatelitarnych (ciągi powtarzającego się DNA), dlatego też mechanizmy związane z HFC nie zostały w pełni wyjaśnione. Problemem tym zajęli się uczestnicy projektu FURSEALFITNESS (Elucidating the relationship between heterozygosity and fitness in a natural marine mammal population), którzy posłużyli się nowej generacji sekwencjonowaniem polimorfizmów pojedynczego nukleotydu do zbadania HFC w dziko żyjącej populacji. Uczeni badali kolonię kotików antarktycznych (Arctocephalus gazella) na Bird Island (Georgia Południowa) jako system modelowy, aby określić podstawy HFC w populacji naturalnej. Celem było ustalenie, czy HFC u tego gatunku wynikają z kojarzenia krewniaczego czy też małej liczby genów mających istotne działanie (tzw. efekt lokalny). Analiza zbioru danych mikrosatelitarnych obejmujących 21 kolejnych okresów rozrodczych oraz 3 dekady danych indywidualnych z badanej kolonii wskazuje, że heterozygotyczność jest ściśle powiązana z wieloma cechami dotyczącymi przystosowania u samic. Cechy te to między innymi przeżycie młodych osobników oraz sukces rozrodczy. Naukowcy ustalili również, że zmiana klimatu prowadzi do zwiększenia selekcji pod kątem niższej jakości, homozygotycznych samic. Opracowano nową metodę szacowania całogenomowej heterozygotyczności opartą na wysokoprzepustowym sekwencjonowaniu, by zastosować ją do HFC w kontekście ilości pasożytów u fok pospolitych (Foca vitulina). Jednoznacznie dowiedziono, że HFC wynika z kojarzenia krewniaczego, a ponadto zasugerowano, że heterozygotyczność może odpowiadać za dużo więcej zmienności przystosowania, niż wcześniej uważano. Celem projektu FURSEALFITNESS było wyjaśnienie głównych mechanizmów związanych z HFC w kontekście szeregu cech dotyczących przystosowania w systemie modelowym. Dzięki temu dokładniej określono korelację najważniejszych cech dotyczących przystosowania, w tym zdolność samic do przeżycia w coraz trudniejszych warunkach klimatycznych, z genotypem poszczególnych osobników. Wyniki tych prac przyczynią się do zrozumienia roli kluczowych gatunków w delikatnym ekosystemie Antarktyki, a także do poszerzenia wiedzy na temat zależności między genotypem i przystosowaniem oraz ich powiązaniami z zachowaniami godowymi. Prace zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature oraz Proceedings of the National Academy of Sciences.
Słowa kluczowe
Różnorodność genetyczna, cechy związane z przystosowaniem, kotik, korelacje między heterozygotycznością a przystosowaniem, FURSEALFITNESS