bool(true)

A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont Evolúciótudományi Intézet kutatója és kollégái rengeteg evolúciós törzsfa elemzésével feltárták, hogy a törzsfán egymástól távol eső lebontószervezetek (például a gombák) hogyan birtokolhatnak nagyon hasonló tulajdonságokat biztosító géneket. Kiderült, hogy nagyjából egymilliárd évvel ezelőtt e szervezetek ősei, bár már akkor sem voltak rokonai egymásnak, géneket cseréltek egymással. Ez a jelenség a baktériumoknál gyakori, de a valódi sejtmaggal rendelkező lények (az eukarióták) körében ritka.

Táplálkozásuk szerint három nagy csoportba sorolhatjuk az élőlényeket. A termelők képesek szervetlen anyagokból szerves táplálékot előállítani (ide tartoznak például a fotoszintetizáló növények); a fogyasztók (például az állatok) a termelők által elkészített szerves anyaggal táplálkoznak, de maguk ezeket képtelenek előállítani; a lebontók pedig más elhalt élőlények anyagait bontják le egyszerűbb összetevőikre – tipikusan ilyen sok gomba. E táplálkozási módok nem egyszer jelentek meg, hanem egymással távoli rokon csoportokban újra és újra kialakultak az evolúció során.

A termelők és a fogyasztók kialakulását ma már jól értjük. A fotoszintézishez szükséges zöld színtest például úgy került a növényi sejtbe, hogy az ősi eukarióta sejt bekebelezett egy fotoszintetizáló baktériumot, de nem emésztette meg, hanem beépítette a saját rendszerébe. Ez az endoszimbionta elmélet. A lebontók evolúciós eredete azonban eddig nem volt ismert, noha e táplálkozási formához szükséges képességek is sokszor kialakultak, egymástól távoli csoportokban. Bár e csoportok leszármazási értelemben egymástól függetlenek, az evolúcióbiológusok legújabb felfedezése szerint egymástól nem függetlenül tettek szert az új tulajdonságaikra.

Szöllősi Gergely, a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont Evolúciótudományi Intézet, illetve az Okinavai Tudományos és Műszaki Egyetem modellalapú evolúciós genomikai részlegének professzora és munkatársai kutatásuk során feltárták, hogy a lebontószervezetek horizontális géntranszfer segítségével jutottak hozzá az ozmotrófiához szükséges génekhez. A felfedezésről beszámoló tanulmány a világ legjelentősebb evolúciótudományi folyóiratában, a Nature Ecology & Evolution-ben jelent meg

A lebontószervezetek rendszerint ozmotrófia révén táplálkoznak, vagyis az elhalt szervezetek elfolyósodott anyagait veszik fel. A kutatás során e táplálkozási mód evolúciós történetét göngyölítették fel. Négy, egymástól távoli ozmotróf csoport (a gombák, az „álgombáknak” nevezhető Pseudofungi, a Labyrinthulea sárgásmoszatok, illetve az állatokkal közeli rokonságban álló Teretosporea) genomjait hasonlították össze. E csoportok, bár a törzsfa rendkívül messze lévő pontjain helyezkednek el, igen hasonló tulajdonságokkal és képességekkel rendelkeznek. A sejtfalaik erősek, egy meghatározott irányba növekednek, fonalas hálózatokat hoznak létre, és nem képesek bekebelezéssel (fagocitózissal) táplálkozni.

E szervezetek nagyjából azonos időpontban, az 1000-720 millió évvel ezelőtti tonium földtörténeti időszakban alakultak ki. Ha megvizsgáljuk a genomjukat, azt látjuk, hogy génkészletük konvergens. Vagyis, bár nagyon távoli rokonok, mégis hasonló géneket birtokolnak, amelyek hasonló anyagcsere-folyamatokat tesznek lehetővé számukra. A vizsgálat fő kérdése az volt, hogy vajon honnan származhatnak a közös génjeik? Miután több százezer gén evolúciós leszármazását követték vissza, 166 olyan géncsaládot találták, amelyek nagy valószínűséggel úgynevezett horizontális géntranszfer révén kerültek át egyik szervezetből a másikba. Ilyenkor az egymással csak távoli rokon szervezetek cserélnek géneket.

A sejtmaggal nem rendelkező, úgynevezett prokarióta előlények (például a baktériumok), körében ez megszokott dolog, de az eukariótáknál (így a gombáknál) jelenlegi ismereteink szerint nagyon ritka. Ugyanakkor az ozmotrófiához szükséges genetikai eszköztár legalább ötödét ilyen „kölcsönzött” gének biztosítják. Ez pedig arra utal, hogy az elmúlt év százmilliók során talán az egymással csak távoli rokonságban lévő eukarióták közötti géncsere mégis gyakoribb volt, mint azt eddig sejtettük.

Publikáció: 
Eduard Ocaña-Pallarès, Thomas A. Richards, Toni Gabaldón & Gergely J. Szöllősi:
Signatures of gene transfer in the parallel evolution of osmotrophic specialization in eukaryotes

Cím fotó: Szöllősi Gergely, PhD