Specjacja sympatryczna - powstanie dwóch lub więcej potomnych gatunków z jednego pragatunku na obszarze tego samego siedliska - od dawna nurtowała naukowców. Zespół naukowców z Wlk. Brytanii i USA dostarcza nowych informacji na temat głęboko zakorzenionego zróżnicowania genetycznego, jakie prawdopodobnie występuje wszędzie w dzikich populacjach drobnoustrojów. Odkrycia zostały zaprezentowane w czasopiśmie PLoS Biology.

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w USA i z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wlk. Brytanii wyjaśniają, że dowodzenie idei specjacji sympatrycznej nie jest łatwym zadaniem. Problem okazuje się jeszcze trudniejszy, gdy mowa o drobnoustrojach.

"Jedno z najważniejszych pytań, od czasów Darwina, dotyczy sposobu różnicowania się gatunków żyjących obok siebie" - wskazuje profesor Rachel Whitaker, autorka naczelna raportu z badań z Uniwersytetu Illinois. "Na to pytanie nie znaleziono tak naprawdę dobrej odpowiedzi, nawet w przypadku makroorganizmów, które badamy od setek lat."

Bakterie i archeony, które są daleko spokrewnionymi kuzynami drobnoustrojowymi okazują się problematyczne, jeżeli chodzi o tego typu badania, ponieważ potrafią dzielić się informacjami genetycznymi na wiele różnych sposobów.

Zdaniem badaczki z Illinois drobnoustroje chcą zwyciężyć. W tym celu dzielą się i wytwarzają takie same lub niemal takie same klony samych siebie. "Jeżeli byłby to jedyny sposób na zdobycie pozycji, to ich różnorodność genetyczna byłaby dosyć ograniczona, wynikając z kilku losowych błędów kopiowania i mutacji" - wyjaśnia. "Ale mogą one łączyć się ze sobą, aby przekazywać geny tam i z powrotem, wchłaniać losowe elementy genetyczne ze środowiska i pozyskiwać nowe geny od wirusów, które zarażają je i ich sąsiadów."

Zespół rozłożył na czynniki pierwsze spuściznę genetyczną pojedynczych drobnoustrojów. To pomogło naukowcom ustalić, co było bakterią, a co archeonem. Wyniki umieściły archeony w trzeciej domenie organizmów, wyraźnie wskazując, że bakterie i archeony różnią się od siebie zasadniczo.

"Za każdym razem kiedy spoglądamy, wszędzie gdzie spoglądamy za pomocą tych molekularnych narzędzi, widzimy zmienność w populacjach drobnoustrojów" - stwierdza profesor Whitaker. "Aby odróżnić gatunki, trzeba użyć tych molekuł, tych sekwencji DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego)." Aczkolwiek to zadanie nie jest łatwe.

Zespół postawił w centrum uwagi Sulfolobus islandicus. Organizm ten, należący do domeny archeonów, uwielbia ciepło prawdopodobnie dlatego, że żyje w "wyspowych" populacjach wytwarzanych przez gorące źródła geotermalne.

"To środowisko nie jest nazbyt złożone pod względem mikrobowym" - zauważa profesor Whitaker. "Nie ma zbyt wielu organizmów, które sobie w nim radzą a tym, które owszem radzą sobie, niezbyt często udają się przenosiny."

Naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie 12 szczepów S. islandicus z jednego źródła termalnego w regionie wulkanu Mutnowski na Kamczatce w Rosji. Pośród 12 szczepów S. islandicus dane ujawniły 2 odrębne grupy. Profesor Whitaker zauważa, że drobnoustroje wymieniają geny z członkami własnej grupy bardziej niż się tego spodziewano, a mniej od przewidywań z drugą grupą. Należy podkreślić, że wymiana materiału genetycznego między obydwiema grupami słabła wraz z upływem czasu.

To wskazuje, że obydwie grupy już są odrębnymi gatunkami, mimo zajmowania tego samego siedliska. Chociaż różnice między nimi były minimalne, to nie pozostawiały wątpliwości, że zachodziła specjacja.

"Złapaliśmy je na specjacji" - jak mówi. "Wymieniają pewne geny - z tym że niezbyt wiele. Zatem teraz wiemy, że niepotrzebna jest (geograficzna lub mechaniczna) bariera przed rekombinacją, aby zaszła specjacja. Wystarczy tylko dobór rozdzielający dwie grupy, o czym nikt wcześniej nie wiedział. Istnieje o cały rzędy wielkości więcej gatunków drobnoustrojów niż przypuszczaliśmy. A to nieco zadziwiające."

Wkład w badania wniósł również zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis w USA.

© Unia Europejska 1994 - 2012

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Referencje dokumentu: Cadillo-Quiroz, H., et al. (2012) 'Patterns of gene flow define species of thermophilic archaea', PLoS Biology, 10(2), e1001265. doi: 10.1371/journal.pbio.1001265.