Rókák és rókagombák: eltérő evolúciós pályák a komplex többsejtűség felé

2022.08.24.
Rókák és rókagombák: eltérő evolúciós pályák a komplex többsejtűség felé
Az ELTE Biológiai Fizikai Tanszékének kutatói nemzetközi együttműködés keretében vizsgálták két látszólag nagyon különböző, ám valójában meglepően közeli rokon többsejtű csoport, az állatok és gombák evolúciós eredetét. A rangos Nature folyóiratban megjelenő munkájukban a mai genetikai sokféleséget felhasználó, az ELTE-n fejlesztett számítógépes modelleken alapuló evolúciós rekonstrukciót mutatnak be. Az egyes gének történetét egyenként rekonstruáló eljárás segítségével  feltérképezték a gombák és az állatok evolúciós útját a komplex többsejtűség felé. Eredményeik szerint a két csoport már meglepően korán, szinte közvetlenül közös ősüktől való több, mint egymilliárd évvel ezelőtti elválásuk után, ám még a többsejtűség megjelenése előtt eltérő evolúciós pályára lépett.

A Szöllősi Gergely fizikus és evolúcióbiológus vezette ERC GENECLOCKS kutatócsoport által fejlesztett, a ma egyre nagyobb mennyiségben rendelkezésre álló teljes genomszekvenciák (egy élőlény teljes ‘tervrajzát’, köztük minden génjét tartalmazó teljes genetikai szöveg) hatékony elemzésére képes számítási módszerek segítségével tudtak a korábbinál pontosabb és részletesebb választ adni az evolúció egyik alapvető kérdésére.

Az evolúcióbiológusok mindig is kíváncsiak voltak az állatok és gombák evolúciós történetére: az összetett többsejtű organizmusok e két csoportja első látásra teljesen eltérő, valójában azonban közeli rokonok az Élet Fáján.

Az állatok és a gombák ugyanannak a kiterjedt családnak, eukarióta szupercsoportnak a tagjai —  azaz sokkal közelebbi rokonai egymásnak, mint bármelyikük a növényeknek.

Mivel nem állnak rendelkezésünkre részletes fosszíliamardványok az állatok és gonbák őseinek a szétválásának idejéből, nehéz feladat volt annak a kérdésnek a megválaszolása, hogyan fejlődött ki ugyanazon eukarióta szupercsoporton belül két ilyen mértékben eltérő példa a komplex többsejtűségre.

Ahhoz, hogy ezt az evolúciós rejtélyt megfejtsük, először  teljes genomszekvenciákat kellett előállítanunk az egysejtű csoportokból, amelyek az Élet Fáján az állatok és gombák között ágaznak le” – mondta Iñaki Ruiz-Trillo, a barcelonai Institut de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF) vezető kutatója és professzora.


Az állatok és a gombák ugyanannak a kiterjedt családnak, eukarióta szupercsoportnak a tagjai.
(Forrás: Wikipédia)

A kutatók - fosszíliák híján - több állat- és gombafaj és a többsejtűség kialakulását megelőzően leágazó  egysejtű csoportokra újonnan meghatározott teljes genomszekvenciáját vizsgálták. A ma élő gombák, állatok és legközvetlenebb egysejtű rokonaik teljes genetikai szövegéből kiindulva az egyes gének evolúciós történetét visszakövetve százmillió éves távlatokban rekonstruálták a két csoport evolúcióját.

Módszertani szinten két olyan tényező van, ami jelenleg nagy hatással van az evolúcióbiológiai vizsgálatokra: az egyik, hogy jelenleg sokkal könnyebb teljes genomszekvenciákat előállítani szinte bármely élőlény esetén, a másik pedig, hogy sokkal szofisztikáltabb és hatékonyabb evolúciós modelleket vagyuk képesek kiszámolni’ és ezekkel a rendelkezésre álló szekvencia adatokat elemezni” – magyarázza Szöllősi Gergely, az ERC „GENECLOCKS”  és MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomika kutatócsoportok vezetője, az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének egyetemi adjunktusa.

Az elemzésekből kirajzolódó kép szerint a mai állatok és gombák közötti genetikai különbségek az evolúció korai szakaszában elkezdődött fokozatos változások következményei.

A kutatók eredményei azt mutatják, hogy ezek a változások közvetlenül a két csoport leszármazási vonalának több, mint egymilliárd évvel ezelőtti elágazása után indultak be.

Ez meglepett minket, mert azt várhattuk, hogy  mind az állatok, mind a gombák esetében a többsejtűség megjelenésével egy időben következett be a genetikai változások többsége. Valójában azonban ennek az ellenkezőjét figyeltük meg:  a genetikai változások nagy része mindkét csoport esetében a többsejtűség kialakulása előtt történt” - mondta Eduard Ocaña-Pallarès, az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének posztdoktori kutatója.


Vörös róka (forrás: Wikipédia).

A kutatók szerint az állatok kifejlődéséhez vezető leszármazási vonal olyan géneket halmozott fel, amelyek később elengedhetetlenné váltak az állati soksejtűségéhez. Ezzel szemben a gombák ősei folyamatos “genetikai veszteségeket” szenvedtek el, ami genetikai “képességeiket” a metabolikus sokféleség irányába tolta. Ez az eltolódás tette lehetővé a gombák számára, hogy hatékonyan alkalmazkodjanak és maradjanak fenn a legkülönfélébb környezeti feltételek mellett is.

A lehető legjobb döntés volt, hogy Barcelonából Magyarországra költöztem és csatlakoztam az ELTE Fizikai Intézetében működő ERC GENECLOCKS kutatócsoporthoz. Barcelonai doktori munkám során rengeteg genomadatot vizsgáltam, de ezek részletes elemzésére nem volt lehetőségem. Úgy döntöttem, hogy Szöllősi Gergely csoportjában folytatom a kutatásaimat, mivel tudtam, hogy az ELTE-n az ősi géntartalmak rekonstrukcióját lehetővé tévő legmodernebb számítógépes modelleket fejlesztik. Ez a döntés kulcsfontosságú volt a projekt sikere szempontjából” – részletezi Eduard Ocaña-Pallarès, aki jelenleg az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének posztdoktori kutatója.

Ez a munka kiváló példa arra, hogy külföldi együttműködések hogyan pezsdítik fel a hazai tudományt és vezetnek  tudományos kiválósághoz” – összegzi Szöllősi Gergely.


Az eredeti Nature cikk itt olvasható.
Borítókép: Cantharellus cibarius, sárga rókagomba (forrás: Wikipédia)