Choć zmiany środowiskowe często wyprzedzają tempo ewolucji, ryby zamieszkujące okolice wschodniego USA wydają się bardzo elastyczne. Jak wykazały najnowsze badania, osobniki killifish są nawet do 8 tys. razy bardziej odporne na poziom zanieczyszczeń, jaki występuje w estuariach na wschodnim wybrzeżu.
Ryby te nie mają dużej wartości na rynku, jednak są pokarmem dla innych gatunków i ważnym wskaźnikiem środowiska.
Różnorodność genetyczna a ewolucja
Co sprawia, że te ryby są tak wyjątkowe i są w stanie tak dobrze przystosować się do niesprzyjającego środowiska? Okazuje się, że zwierzęta te zawdzięczają te cechy dużemu zróżnicowaniu genetycznemu, większemu niż u jakichkolwiek innych kręgowców, jakie do tej pory zbadano. Im większe zróżnicowanie genetyczne, tym szybciej może działać ewolucja. To jeden z powodów dlaczego szkodniki i chwasty tak szybko się przystosowują i rozwijają mimo stosowania pestycydów. Tak samo jest w przypadku patogenów, które bardzo szybko się rozwijają i są oporne na specjalnie stworzone przeciwko nim leki.
Jednak nie wszystkie gatunki mają tyle szczęścia.
- Niektórzy stwierdzą, że to coś pozytywnego i pomyślą: hej, gatunek może ewoluować w odpowiedzi na to, co robimy środowisku! - mówi główny autor badań Andrew Whitehead z Wydziału Toksykologii Środowiskowej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. - Niestety większość gatunków, o zachowanie których dbamy, najprawdopodobniej nie może się dostosować do tych gwałtownych zmian, ponieważ nie mają tak wysokiego poziomu różnorodności genetycznej, która pozwoliłaby im się szybko rozwijać - dodaje.
Badania prawie 400 osobników
Niestety okazuje się, że nie jest to takie proste. Naukowcy zsekwencjonowali kompletne genomy prawie 400 ryb killifish z zanieczyszczonych oraz niezanieczyszczonych miejsc. Gatunki pochodziły z wód w okolicach miejscowości New Bedford w stanie Massachusetts, Zatoki Newark w New Jersey, miejscowości Bridgeport w Connecticut i rzeki Elizabeth River w stanie Virginia. Miejsca te zostały zanieczyszczone w latach 50. i 60. przez mieszaninę zanieczyszczeń przemysłowych, w tym dioksyn, metali ciężkich, węglowodorów i innych związków chemicznych.
Analiza genetyczna, której dokonał zespół badaczy, wykazała, że różnorodność genetyczna atlantyckich ryb killifish sprawia, że są wyjątkowo dobrze przygotowane, by dostosować się i przeżyć w ekstremalnym środowisku. Na poziomie genetycznym populacje tolerujące trudne warunki rozwijały się w podobny sposób. Sugeruje to, że ryby te już wcześniej miały zapisaną w genach zdolność do adaptacji, zanim jeszcze woda, w której występowały, została zanieczyszczona.
Nadzieja na przyszłość
Badania te mogą być podstawą przyszłych badań, które pomogą sprawdzić które geny są odpowiedzialne za tolerancję na konkretne chemikalia. Takie opracowanie mogłoby pomóc w zrozumieniu różnic genetycznych u ludzi i zwierząt, które mogą przyczyniać się do różnic we wrażliwości na zanieczyszczenia środowiskowe.
- Jeśli poznamy rodzaje genów, które odpowiadają za wrażliwość u kręgowca podobnego do nas, być może będziemy mogli zrozumieć, jak różni ludzie z mutacjami tych ważnych genów mogą reagować na takie chemikalia - mówi Whitehead.
- To badanie pokazuje, że różne populacje atlantyckich ryb killifish wystawione na toksyczne zanieczyszczenia, rozwijają tolerancję na te zanieczyszczenia przez zmiany w jednej ścieżce molekularnej - mówi George Gilchrist z Wydziału Biologii Środowiskowej Narodowej Fundacji Nauki, który finansował badania razem z Narodowym Instytutem Nauk Zdrowia Środowiskowego. - Ta ścieżka może odgrywać podobną rolę u wielu zwierząt narażonych na działanie zanieczyszczeń, które różnie się przystosowują w odpowiedzi na różne toksyny - dodaje.
Jedni tworzą zanieczyszczenia, a inni od lat z nimi walczą. Naukowcom z Michigan State University udało się przy wykorzystaniu bakterii zamienić toksyny w 24-karatowe złoto.
Autor: zupi/aw / Źródło: science daily