A fajképződés gyökerei

Egy amerikai egyetem kutatói muslicákat tanulmányozva azt állítják, sikerült nyakon csípniük az evolúció ritka pillanatát, egy új faj létrejöttét. Azt, hogy pontosan mi indítja el a folyamatot, egyelőre nem sikerült meghatározni.

A University of Arizona egyik doktorandusz hallgatója lehet az egyik első "szemtanúja" annak, miként keletkeznek az új fajok. Laura K. Reed és témavezetője, Therese Markow új felfedezése sokat segíthet majd a biológusoknak abban, hogy azonosítsák és alaposabban megértsék azokat a pontos genetikai változásokat, amelyek ahhoz vezetnek, hogy egy már meglévő fajból két különböző faj keletkezzen.

Az arizonai egyetem kutatói azoknak a muslicáknak a szaporodási mintázatait vizsgálták, amelyek a sivatagban élnek a rothadásnak indult kaktuszok között. A biológusok vitatkoznak, vajon a két, egymással közeli rokonságban álló muslicafaj - a Drosophila mojavensis és a Drosophila arizonae - két külön faj-e (mint ahogy az elnevezésük is mutatja), vagy pedig ugyanazon faj két külön populációjáról van csak szó. Reed és Markow meggyőződése, hogy a megfigyelt muslicák a fajképződés korai stádiumában vannak.

A fajképződés korai csírái akkor alakulhatnak ki, amikor egy faj különálló csoportjai már nem szaporodnak tovább egymás között. Ha a két, immár különvált csoport egyedei nem tudnak, vagy egyszerűen "nem akarnak" a másik csoport egyedeivel párosodni, akkor a két csoport között megszűnik a gének cseréje, és mindkét csoport egyedei a saját evolúciós útjukon haladnak tovább, idővel új fajt hozva létre.

Külön utakon

A biológusok egyelőre nem tudják pontosan meghatározni, mi az, ami elindítja az ún. reproduktív izoláció folyamatát (vagyis azt, hogy a faj egyes egyedei már nem párosodnak egymással). Korábban már több alkalommal azonosították azoknak a géneknek a különböző mutáns formáit, amelyek részben felelősek voltak azért, hogy egyes muslicák képtelenek velük közeli rokonságban álló fajokkal kereszteződni (hibridizálni). Az összes ilyen gént azonban már csak jóval azután sikerült felfedezni, hogy a két faj útja különvált. A fajok génjeiben végbement változások egyaránt lehettek a fajképződés okai és következményei is, valamint az sem zárható ki, hogy olyan véletlenszerű változásokról van szó, amelyek már jóval a fajképződés befejeződése után jelentek meg. A nehézség tehát abban áll, hogy akkor érjék tetten a génekben létrejött "szakadást", amikor az még éppen kialakulóban van.

Steril hímek

A két evolúcióbiológusnak éppen ezt sikerült elvégeznie. A szabadban a D. mojavensis és a D. arizonae ritkán vagy szinte sosem kereszteződik egymással, annak ellenére, hogy élőhelyük egy széles sávban átfedésben van egymással a mexikói partok mentén. Laboratóriumi körülmények között a kutatók képesek rávenni az egyedeket, hogy a két csoport egyedei párosodjanak egymással. A laboratóriumi hibrid példányok azonban sok esetben nem lesznek termékenyek. Ha a D. mojavensis nőstény egyedeit keresztezzük a D. arizonae hímjeivel, akkor rendszerint egészséges utódok jönnek létre, de ugyanez fordítva már nem mondható el. A D. arizonae nőstények és a D. mojavensis hímjeinek keresztezésével létrejött hibridek hímjei mind sterilek lesznek. Reed szerint ez annak a jele, hogy ezek a muslicák az evolúciójuknak éppen abban a stádiumban vannak, amikor teljesen különálló fajokká válhatnak.

Egy másik eredmény is alátámasztja ezt az állítást. Kutatók korábban beszámoltak róla, hogy a Catalina-szigeteken a D. mojavensisnek létezik egy olyan változata is, amelynek a nőstényei mindig steril hímeket hoznak létre, ha a D. arizonae hímjeivel keresztezik őket. Mivel a hibrid hímsterilitás létrejötte a nőstények genetikai anyagának a függvénye, Reed és Markow azt a következtetést vonták le, hogy a hímsterilitásért felelős génváltozat - idegen szóval polimorfizmus - még nincs elég nagy számban jelen a D. mojavensis populációiban. Ez az a jel, ami arra utal, hogy a változás nemrég ment végbe.

Reed azt is tudni szerette volna, hogy hímsterilitást okozó génváltozat mennyire terjedt el a D. mojavensis Catalina-szigeteken élő populációiban. Más szavakkal, arra volt kíváncsi, hogy a Catalina-szigetek nőstény muslicái közül az összes vagy pedig csak néhány nőstény hím utódai lesznek-e sterilek, ha a D. arizonae hímjeivel párosodnak. Miután elvégezte a kísérletet, azt találta, hogy a keresztezésekből származó hímeknek csak körülbelül a fele lett steril. Meglepő módon, amikor más földrajzi régiókból származó D. mojavensis nőstényeket tesztelt, azt találta, hogy ezeknek a populációknak egy kis hányadánál szintén jelen volt a hímsterilitást okozó polimorfizmus. "Ez a génváltozat az összes populációban jelen volt, amelyet vizsgáltam. Úgy tűnik, hogy bármi okozza is a hímsterilitást, ezek a tényezők nagyobb valószínűséggel vannak jelen a Catalina-szigetek muslicapopulációiban" - összegezte Reed. A további vizsgálatok kimutatták, hogy a sterilitást mindenképpen egynél több (valószínűleg négy vagy öt) gén módosulása okozza.

A kutatás következő lépése a fajképződés folyamatában döntő szerepet játszó gének pontos azonosítása lehet. A kutatók azt tervezik, hogy hasznosítani fogják annak a nemrég indított projektnek az eredményeit, amelyet a D. mojavensis génsorrendjének meghatározására indítottak, és amelynek végeredményeként a muslica összes génjének pontos helye ismert lesz majd a kutatók előtt.