Kada su crvi izašli iz slane vode u slatku vodu, doživeli su kataklizmičko preuređenje svog genetskog materijala.
Ovaj događaj je raskinuo nekada funkcionalne gene, uključujući i neke od onih koji su uključeni u kritične procese ćelijske deobe, ostavljajući kišne gliste, pijavice i njihove druge klitelate srodnike sa najvećim poznatim genomima.
„Sve se pokvarilo, a zatim potpuno nasumično preuredilo“, rekla je Rosa Fernandez, sa španskog Instituta za evolucionu biologiju (CSIC-UPF), Christie Vilcok za Science. „Naterao sam svoj tim da ponovi analizu hiljadu puta.“
Tri grupe istraživača su sada nezavisno došle do istog zaključka, poništavajući dugo držanu pretpostavku da je potreban određeni nivo genetske stabilnosti životinjskim vrstama da bi izbegle izumiranje.
Evolucioni biolog Karlos Vargas-Čaves, takođe iz CSIC-UPF-a, i njegove kolege otkrili su da je gubitak gena oko 25 odsto veći u liniji crva koji su postali klitelata, u poređenju sa njihovim drugim rođacima.
Oni sumnjaju da su se genomi crva pokvarili kao odgovor na prelaske u nova staništa, ali tek treba da utvrde šta je bilo prvo, crvini poduhvati u slatku vodu i kopno ili avanture njihovih gena na nove pozicije u njihovim genetskim molekulima (hromozomima).
„Dok je tajming ovog genomskog preuređivanja i dalje nejasan, mi tvrdimo da je malo verovatno da su genomska obeležja primećena u klitelatima nastala putem… preuređenja tokom vremena“, objašnjavaju istraživači u svom radu.
Umesto toga, obrasci koje su Vargas-Čaves i tim primetili sugerišu „jedinstvenu ćelijsku katastrofu“ koja je u suštini razbila genom crva tokom kratkog vremenskog perioda. Oni sugerišu da bi drastične promene u uslovima životne sredine, uključujući iznenadno izlaganje više kiseonika ili radijacije, mogle da izazovu ovo.
Autori upoređuju zapanjujuće genomske promene crva sa procesima identifikovanim u ćelijama raka.
Smatralo se da većina bilaterana, životinja poput nas koje imaju sliku u ogledalu sa leve i desne strane, imaju visoko očuvane delove hromozoma. Ova stabilnost je od vitalnog značaja za pravilno poravnavanje dva lanca DNK koji ih formiraju, kada se razdvoje, a zatim upare sa jednim lancem od svakog roditelja tokom reprodukcije.
Genomi od sunđera do majmuna imaju ove dugačke trake gena koje ostaju zajedno u određenom redosledu među udaljenim vrstama, očuvane stotinama miliona godina.
Ove trake se mogu donekle pomerati, ali njihove sekvence unutar ovih delova ostaju relativno netaknute. Ali ne u pijavicama i glistama.
„Sve u svemu, drevna bilateralna arhitektura genoma potpuno je izgubljena unutar klitelata“, otkrio je drugi tim, koji je predvodio evolucioni genomičar Tomas Levin iz Tajvanskog Centra za istraživanje biodiverziteta.
Levinov tim istražuje kako su tako neočekivano drastične promene u hromozomima oblikovale evoluciju životinja.
„Slučajevi očuvanja strukture genoma su izuzetno retki“, objašnjavaju Levin i njegove kolege u drugoj studiji, tvrdeći da su, za razliku od prethodnih pretpostavki, oni „pre izuzetak nego pravilo“.
Ali dok su masovne genetske rekonfiguracije možda češće nego što se ranije mislilo, one nose rizike kao što se očekivalo. Treći tim je ispitao genome 2.291 vrste u svim glavnim životinjskim vrstama, otkrivši da drastične hromozomske promene mogu biti povezane sa velikim događajima izumiranja.
„Jedno otvoreno pitanje je kako ovaj duboki događaj preoblikovanja genoma nije doveo do izumiranja“, pišu Vargas-Čaves i njegove kolege.
Oni su otkrili da genomi morskih crva predaka nisu organizovani u odeljcima, pa su tako „mnogo fleksibilniji“ nego kod drugih životinja.
Ovo je „možda rezultiralo visokom otpornošću na duboko preoblikovanje genoma koje se dešava nakon poremećenja hromozoma“, zaključuje tim. Takođe sugeriše da su takva dramatična genetska preuređivanja verovatno u toku kod ovih vrsta.
