Presja środowiskowa zamiast mutacji. Psy z Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej noszą ślady selekcji kierunkowej

Populacja zdziczałych psów bytujących w Strefie Wykluczenia wokół Czarnobyla od lat stanowi unikalny poligon badań nad wpływem długotrwałego skażenia na genom ssaków. Najnowsza analiza genetyczna, opublikowana na łamach czasopisma Genes, dowodzi, że wyraźne odrębności obserwowane u zwierząt żyjących bezpośrednio na terenie elektrowni są wynikiem doboru kierunkowego, a nie losowych mutacji czy prostego dryfu genetycznego.
Źródło: Sergiej Romaniuk

Źródło: Sergiej Romaniuk

Odkrycie to rzuca nowe światło na mechanizmy lokalnej adaptacji oraz wrodzoną odporność genomiczną w skrajnie toksycznych środowiskach, rozwiązując zagadki postawione we wcześniejszych badaniach nad strukturą populacyjną tych czworonogów.

We wcześniejszych analizach zespół badał dwie grupy psów: osobniki żyjące na terenie Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej (ChNPP) oraz populację z oddalonego o około 16 kilometrów miasta Czarnobyl. O ile genom psów z miasta wykazywał wysokie podobieństwo do wolno żyjących populacji z Polski, Rosji i sąsiednich rejonów Europy Wschodniej, o tyle zwierzęta z terenu elektrowni charakteryzowały się wyraźnymi odmiennościami, zwłaszcza w rejonach odpowiedzialnych za naprawę DNA. 

Jak wyjaśnia główna autorka pracy, dr Megan Dillon z College of Veterinary Medicine na North Carolina State University (NC State), nowo podjęte badania miały na celu rozstrzygnięcie, czy ta głęboka przepaść genetyczna między dwiema bliskimi geograficznie grupami wynika z adaptacyjnego doboru naturalnego pod wpływem presji środowiska, czy też jest jedynie skutkiem dryfu genetycznego – czyli losowych zmian w małej, odizolowanej populacji, które z czasem prowadzą do zubożenia ogólnej puli genowej.

Aby wyizolować wpływ samej izolacji geograficznej od presji skażenia, badacze zestawili dane genomiczne obu czarnobylskich grup nie tylko z psami ze wschodniej Europy, lecz także z izolowaną populacją z Wysp Galapagos. Choć efektywna wielkość populacji z elektrowni jest niewielka, nie różni się ona istotnie od wielkości grupy z miasta Czarnobyl i nie wykazuje spadku różnorodności genetycznej typowego dla dryfu. 

Co zaskakujące, psy z miasta Czarnobyl pod względem profilu genetycznego okazały się bardziej zbliżone do psów z odległych wysp Galapagos niż do swoich sąsiadów z terenu elektrowni. Wykluczyło to samą izolację jako przyczynę obserwowanych różnic,wskazując jednoznacznie na działanie zewnętrznych czynników selekcyjnych.

Szczegółowa analiza genomowa zidentyfikowała ponad 100 loci noszących wyraźne sygnatury selekcji kierunkowej u psów z terenu elektrowni. Geny zlokalizowane w tych regionach odpowiadają za kluczowe szlaki biologiczne: replikację i naprawę DNA, regulację cyklu komórkowego, funkcjonowanie układu odpornościowego oraz procesy onkogenezy. 

Współautor badania, prof. Matthew Breen z NC State, podkreśla, że obserwowane zmiany niekoniecznie oznaczają powstanie nowych adaptacji de novo w odpowiedzi na katastrofę z 1986 roku; wysoce prawdopodobne jest, że pierwsze fale skażenia przetrwały osobniki dysponujące specyficzną, wyjściową zmiennością genetyczną, która zapewniła im wyższy stopień dostosowania. W interdyscyplinarnym projekcie, obok Dillon i Breena, uczestniczyli również Reade Roberts (NC State), Jennifer Betz (Visiting Veterinarians International), Timothy Mousseau (University of South Carolina) oraz Norman Kleiman (Columbia Mailman School of Public Health).

Napisane przez

Monika Wojciechowska

Redaktor
Najbliższe są mi tematy związane z technologią, gadżetami, nowoczesnym AGD i motoryzacją. Interesują mnie rozwiązania, które nie tylko dobrze wyglądają na papierze, ale przede wszystkim realnie wpływają na komfort, wygodę i sposób, w jaki korzystamy z technologii na co dzień. Ukończyłam studia dziennikarskie oraz szkolenia z zakresu sztucznej inteligencji. Prywatnie uwielbiam gry i muzykę.