Jeszcze 10 tys. lat temu poszukiwanie muszki owocówki Drosophila melanogaster w Europie i Azji zakończyłoby się niepowodzeniem, gdyż w owym okresie gatunek ten występował wyłącznie w Afryce subsaharyjskiej. Obecnie muszka owocówka występuje równie powszechnie poza Afryką, jak i na jej terenie.

Tymczasem wyniki nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Medycyny Weterynaryjnej w Wiedniu pokazują, że chociaż rozprzestrzenienie się muszki owocówki na północ zbiega się z intensyfikacją rolnictwa i związanymi z nią zmianami środowiskowymi, to tak naprawdę czynniki genetyczne, a nie środowiskowe uruchomiły kolonizację Europy i Azji przez muszkę owocówkę.

Badania, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Public Library of Science (PLoS) Genetics wyjaśniają, że pierwsze muszki owocówki, które przeniosły się z Afryki subsaharyjskiej znalazły się w warunkach całkowicie odmiennych od tych, do których były przyzwyczajone, przede wszystkim - w niższych temperaturach.

W związku z tym, że musiały się przystosować do nowego środowiska, tysiące lat ewolucji doprowadziły do skrajnych różnic między populacjami muszki owocówki w Afryce i w Europie. Różnice te dotyczą głównie cech charakterystycznych związanych z temperaturą, takich jak pigmentacja, rozmiar i odporność na zimno.

We wcześniejszych badaniach przeprowadzonych przez autora raportu, Christiana Schlötterera, pojawiła się sugestia, że białko kodowane przez jeden gen, znane pod nazwą crm (ang. cramped) mogło pomóc muszce owocówce przystosować się i przetrwać w chłodniejszym klimacie, w jakim się znalazła. Jednakże niewiele było dowodów na poparcie tej teorii.

Aby rozwinąć ten temat, zespół zbadał, które geny mogą podlegać regulacji przez białko crm będące czynnikiem transkrypcyjnym. Naukowcy skoncentrowali się na genach, o których wiadomo, że pełnią kluczową rolę w rozwoju skrzydeł, jak tak zwany gen ci (cubitus interruptus), których regulacja jest uzależniona od temperatury. Wyniki pokazały, że istotnie białko crm jest niezbędne do aktywacji genu ci.

Zgodnie z tą logiką naukowcy pomyśleli, że jeżeli białko crm jest ważne w reakcji na temperaturę, to można by również wykazać, że warianty (lub allele) białka crm występujące w Europie funkcjonują odmiennie od wariantów występujących u muszek owocówek zamieszkujących Afrykę subsaharyjską.

Aby ujawnić którąkolwiek z tych potencjalnych różnic w garniturze, usunęli skutki innych lokalizacji w genomie muszki. W obecności różnych wariantów crm przeanalizowali, jak zmiany temperatury wpływają na ekspresję genu ci oraz cechy charakterystyczne, takie jak pigmentacja brzuszna samic i grzebienie płciowe samców, o których wiadomo, że pozostają pod wpływem temperatury.

Wyniki pokazały, że przypuszczenia zespołu były prawidłowe - różne warianty crm były powiązane ze znaczącymi różnicami w oddziaływaniu temperatury na te cechy.

Odkryto, że białko crm ogranicza odrębne procesy w różnych temperaturach, co sugeruje, że zmiany w białku crm mogły brać udział w przeciwdziałaniu wpływowi różnych temperatur na muszkę.

Christian Schlötterer wyjaśnia znaczenie tych odkryć dla naszej wiedzy na temat ewolucji: "Zwykle wyobrażamy sobie postęp ewolucyjny jako nabywanie nowych funkcji. Niemniej przystosowaniu muszki do chłodniejszego środowiska wydają się towarzyszyć raczej zmiany w głównym regulatorze, po to by wcześniej istniejące funkcje zostały zachowane mimo zmiany okoliczności."

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Gibert J-M, et al. (2011) Segregating Variation in the Polycomb Group Gene cramped Alters the Effect of Temperature on Multiple Traits. PLoS Genet 7(1): e1001280. DOI:10.1371/journal.pgen.1001280.