Η αράχνη των Κανάριων Νησιών που αψηφά τους κανόνες της εξέλιξης
Νέα επιστημονική μελέτη αποκαλύπτει ένα σπάνιο φαινόμενο συρρίκνωσης γονιδιώματος με διατήρηση γενετικής ποικιλότητας.
Μια μοναδική αράχνη που κατοικεί αποκλειστικά στα Κανάρια Νησιά, η Dysdera tilosensis, αναγκάζει τους επιστήμονες να αναθεωρήσουν τις θεμελιώδεις αρχές της εξελικτικής βιολογίας. Αντί να παρουσιάσει τη συνήθη «διόγκωση» του γενετικού υλικού, όπως συμβαίνει συχνά σε απομονωμένα νησιωτικά είδη, η συγκεκριμένη αράχνη επέλεξε την αντίθετη πορεία: συρρίκνωσε το γονιδίωμά της σχεδόν στο μισό.
Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Molecular Biology and Evolution, υποδεικνύουν ότι η Dysdera tilosensis διατηρεί υψηλή γενετική ποικιλότητα, παρά το σημαντικά μικρότερο μέγεθος του γονιδιώματός της σε σύγκριση με συγγενικά είδη που ζουν στην ηπειρωτική Ευρώπη. Πρόκειται για μια εξαιρετικά σπάνια, έως πρότινος άγνωστη, περίπτωση δραστικής μείωσης γονιδιώματος σε ζωικό οργανισμό.
Η έρευνα, που διεξήχθη από ομάδα του Πανεπιστημίου της Βαρκελώνης σε συνεργασία με το Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CSIC) και το Πανεπιστήμιο του Νεσατέλ, συνέκρινε δύο στενά συγγενικά είδη: την Dysdera tilosensis, που απαντάται μόνο στη Γκραν Κανάρια, και την Dysdera catalonica, η οποία ευδοκιμεί στην Καταλονία και τη νότια Γαλλία.
Το πιο εντυπωσιακό συμπέρασμα αφορά το μέγεθος του γονιδιώματος. Σύμφωνα με τη μελέτη, η Dysdera catalonica διαθέτει περίπου 3,3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων DNA, ενώ η Dysdera tilosensis μόλις 1,7 δισεκατομμύρια – σχεδόν στο ήμισυ. Το γεγονός ότι αυτή η συρρίκνωση δεν επηρέασε αρνητικά τη γενετική ποικιλότητα καθιστά την ανακάλυψη ακόμη πιο αξιοσημείωτη.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής Χούλιο Ρόθας, επικεφαλής της έρευνας, «παρά το μικρότερο γονιδίωμα, το είδος των Καναρίων εμφανίζει μεγαλύτερη γενετική ποικιλότητα». Το εύρημα αυτό έρχεται σε ευθεία αντίθεση με την καθιερωμένη αντίληψη ότι μικροί και απομονωμένοι πληθυσμοί, όπως αυτοί που συναντώνται σε νησιά, υφίστανται «γενετικά στενώματα» και σταδιακή απώλεια ποικιλότητας.
Παρατηρήθηκαν επίσης διαφορές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων. Η Dysdera catalonica φέρει τέσσερα αυτοσωμικά χρωμοσώματα και ένα φυλετικό Χ, ενώ η Dysdera tilosensis διαθέτει έξι αυτοσωμικά χρωμοσώματα, πέραν του Χ.
Τα αποτελέσματα δημιουργούν ένα εξελικτικό παράδοξο. Παραδοσιακά, θεωρείται ότι τα νησιωτικά είδη, λόγω μειωμένων πιέσεων φυσικής επιλογής, τείνουν να συσσωρεύουν μη λειτουργικό DNA και να «μεγαλώνουν» το γονιδίωμά τους με την πάροδο του χρόνου. Η περίπτωση της Dysdera tilosensis αποδεικνύει ακριβώς το αντίθετο.
Η καθηγήτρια Σάρα Γκιράο, ανώτερη ερευνήτρια της μελέτης, επισημαίνει ότι η ανάλυση του γονιδιώματος και οι μετρήσεις κυτταρομετρίας ροής καταδεικνύουν πως ο κοινός πρόγονος των δύο ειδών διέθετε γονιδίωμα κοντά στα 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Αυτό επιβεβαιώνει ότι η συρρίκνωση του γονιδιώματος της Dysdera tilosensis αποτελεί εξελικτικό χαρακτηριστικό που αναπτύχθηκε μετά την εγκατάστασή της στα Κανάρια Νησιά.
Η μείωση του γονιδιώματος θεωρείται γενικά πολύ πιο σπάνια από την αύξησή του, ειδικά όταν συμβαίνει σε σχετικά σύντομο εξελικτικό χρονικό διάστημα. Η εμφάνιση αυτού του φαινομένου σε ζωικό είδος, και όχι σε φυτά ή μικροοργανισμούς, καθιστά την ανακάλυψη ακόμη πιο σημαντική.
Ο υποψήφιος διδάκτορας Βαντίμ Πισαρένκο, μέλος της ερευνητικής ομάδας, τονίζει ότι η ανακάλυψη αμφισβητεί επίσης τις θεωρίες γύρω από το λεγόμενο «φαινόμενο του ιδρυτή». «Παρατηρήσαμε το αντίθετο από το αναμενόμενο: τα νησιωτικά είδη διαθέτουν μικρότερα, πιο «συμπαγή» γονιδιώματα και ταυτόχρονα μεγαλύτερη γενετική ποικιλότητα», ανέφερε.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα βασικό συμπέρασμα της μελέτης είναι ότι η φυσική επιλογή ενδέχεται να παρέμεινε ισχυρή στον νησιωτικό πληθυσμό. Αντί να προσαρμοστεί προσθέτοντας νέο γενετικό υλικό, η αράχνη φαίνεται να υιοθέτησε μια διαδικασία «εξορθολογισμού» του γονιδιώματός της, αποβάλλοντας επαναλαμβανόμενες και μη λειτουργικές αλληλουχίες DNA.
Η ομάδα εκτιμά ότι η μείωση του γονιδιώματος δεν αποτέλεσε άμεση στρατηγική επιβίωσης, αλλά ήταν το αποτέλεσμα εκκαθαριστικής φυσικής επιλογής, η οποία εξάλειψε περιττό γενετικό υλικό. Αυτό υποδηλώνει ότι ο πληθυσμός της Dysdera tilosensis ενδέχεται να παρέμεινε μεγάλος και σταθερός για σημαντικό χρονικό διάστημα μετά την αποίκιση της Γκραν Κανάρια, επιτρέποντας στην εξέλιξη να ακολουθήσει έναν εντελώς απροσδόκητο δρόμο.