Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς μια ομάδα κάμπιων έγινε δηλητηριώδης
Η διεθνής ομάδα, που συμμετείχε ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας, έκανε την ανακάλυψή τους όταν μελετούσε την εξέλιξη της Λεπιδόπτερας - μια ομάδα εντόμων, συμπεριλαμβανομένων των πεταλούδων και των σκώρων.
Η επαναφορά των γονιδίων έχει αποδείξει έναν ευέλικτο και κρίσιμο μηχανισμό για την εξέλιξη, επιτρέποντας τη διαφοροποίηση και την προσαρμογή της ζωής στη γη. Ωστόσο, ακριβώς πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία παραμένει κακώς κατανοητή. Η έρευνα της ομάδας, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Ecology &Evolution, βοηθά να ρίξει φως σε αυτό το μυστήριο περιγράφοντας λεπτομερώς τις μοριακές και εξελικτικές αλλαγές που υποστηρίζουν την εξέλιξη ενός σύνθετου χαρακτηριστικού σε μια τοξική ομάδα κάμπιων.
"Ήμασταν ενθουσιασμένοι που διαπιστώσαμε ότι οι τοξικές άμυνες των σκώρων Cinnabar εξελίχθηκαν μέσω της εξέλιξης των νέων μοριακών αλληλεπιδράσεων μεταξύ δύο πρωτεϊνών, επιτρέποντας στις κάμπιες να επωφεληθούν από τις φυτικές χημικές ουσίες", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Dr Marta Maroja, πρώην από το Τμήμα Ζωολογίας του Cambridge και τώρα με έδρα το Πανεπιστήμιο του Turku.
Οι σκώροι Cinnabar (Tyria Jacobaeae) βρίσκονται σε μεγάλο μέρος της Ευρώπης και της Ασίας. Οι κάμπιες τους τροφοδοτούν αποκλειστικά τα τοξικά φύλλα των φυτών ragwort και την απομάκρυνση των φυτικών χημικών ουσιών για να γίνουν δυσάρεστες και στη συνέχεια δηλητηριώδεις σε δυνητικούς θηρευτές.
Μέσω ενός συνδυασμού εργαστηριακών και πειράματος πεδίου, η ομάδα εξέτασε για πρώτη φορά τον αμυντικό ρόλο των τοξινών που απομονώνονται από τις κάμπιες. Διαπίστωσαν ότι οι κάμπιες του σκώρου Cinnabar που είχαν τροφοδοτηθεί με το Ragwort απορρίφθηκαν και αποφεύγονταν από θηρευτές, ενώ οι κάμπιες εκτρέφονταν σε φυτά που δεν είχαν αμυντικές χημικές ουσίες έχασαν τις τοξικές τους ιδιότητες και έγιναν ευχάριστοι στους θηρευτές.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έπειτα μια εκτεταμένη προσέγγιση συγκριτικής γονιδιωματικής, αναλύοντας τα γονιδιώματα και τα μεταγραφικά (το σύνολο των μορίων RNA που εκφράζονται από το γονιδίωμα) των κάμπιων σκώρων Cinnabar και διάφορα συναφή είδη. Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε ότι η τοξική άμυνα των κάμπιων εξελίχθηκε ως συνέπεια των αλλαγών μέσα σε μια οδό αποτοξίνωσης που συνήθως υπάρχει στο πεπτικό σύστημα όλων των κάμπιων.
Ένα γονίδιο που συνήθως εμπλέκεται στην αποτοξίνωση των φυτικών χημικών ουσιών στο έντερο αντιγράφηκε σε έναν πρόγονο του σκώρου Cinnabar και το αντίγραφο στη συνέχεια προσλήφθηκε στους μεταξωτούς αδένες, οι οποίοι εκκρίνουν μετάξι που χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει τα προστατευτικά κουτάλια τους. Το ανασταλτικό μεταξωτό μεταξοτυπικό μεταξοτυπία του Caterpillar ενεργεί ως αμυντικός μηχανισμός, δημιουργώντας μια δυσάρεστη έκκριση αφρού που καλύπτει το σώμα τους που είναι τοξικό για τους θηρευτές.
"Η έρευνά μας όχι μόνο εντοπίζει την προέλευση της τοξικής άμυνας που βρέθηκε στην κάμπιες του σκώρου Cinnabar, αλλά υπογραμμίζει επίσης πώς ο πρόγονος του θα μπορούσε ενδεχομένως να εκμεταλλευτεί την τοξική διατροφή του με τη φυσική ιστορία του Λονδίνου.
"Η εξέλιξη θεωρείται συχνά ως μια διαδικασία οικοδόμησης περίπλοκες νέες προσαρμογές από το μηδέν. Ωστόσο, η μελέτη μας συμβάλλει σε ένα αυξανόμενο σώμα έρευνας που δείχνει πώς η εξέλιξη μπορεί επίσης να ενεργήσει με την τροποποίηση των υφιστάμενων χαρακτηριστικών, την επανατοποθέτηση γονιδίων και των μοριακών μηχανισμών, για να παράγει σύνθετα νέα χαρακτηριστικά που έχουν συναρπαστικές συνέπειες για την οικολογία των ζώων », δήλωσε ο Δρ Maroja.
