Në shikim të parë, popullatat e yjeve të detit me gjemba që banojnë në Mesdhe dhe ato që jetojnë në ujërat e ftohta të Ishujve Britanikë duket se i përkasin të njëjtës specie pa dallime të mëdha. Megjithatë, gjenomi i tyre tregon një histori tjetër: një ekip shkencor ka zbuluar se ato shfaqin një numër jashtëzakonisht të lartë inversionesh kromozomale , fragmente të mëdha kromozomesh që shfaqen "përmbys" tek disa individë.
Këto investime ndikojnë në 18,6% të gjenomit të yllit të detit me gjemba (Marthasterias glacialis) dhe duket se shoqërohen me kushte të ndryshme mjedisore . Zbulimi sugjeron që organizimi i gjenomit mund të luajë një rol veçanërisht të rëndësishëm në aftësinë e një specie detare për t'u përshtatur me mjedise të ndryshme.
Inversionet kromozomale të lidhura me mjedisin
Hulumtimi, i udhëhequr nga Stacioni Biologjik i Doñanës (EBD-CSIC) dhe Universiteti i Barcelonës, analizoi gati 300 ekzemplarë nga rajone të ndryshme të Atlantikut Verilindor dhe Mesdheut Perëndimor. "Zbulimi më interesant është se variantet e këtyre përmbysjeve nuk shpërndahen rastësisht midis popullatave të studiuara, por përkundrazi duket se shoqërohen me rajone të ndryshme gjeografike", shpjegon Carlos Leiva, një studiues në Stacionin Biologjik të Doñanës. "Shumë prej tyre janë më të shpeshta në rajone të ngrohta dhe të kripura si Mesdheu, ndërsa të tjera duket se shoqërohen me zona më të ftohta, siç janë Ishujt Britanikë." Brenda këtyre rajoneve të përmbysura, u gjetën gjenet që lidhen me përgjigjen ndaj stresit termik, osmoregulimin, përgjigjen imunitare dhe perceptimin mjedisor. Megjithatë, studiuesit paralajmërojnë se kjo marrëdhënie do të duhet të vërtetohet përmes studimeve eksperimentale. Rezultatet sugjerojnë, në çdo rast, se mënyra se si është organizuar gjenomi mund të jetë veçanërisht e rëndësishme për të kuptuar se si një specie përshtatet në mjedise të ndryshme, përveç mutacioneve pikësore në ADN. Ky mekanizëm mund të jetë veçanërisht i rëndësishëm te ylli i detit me gjemba, një specie, popullatat e të cilës ruajnë një nivel të lartë lidhjeje me njëra-tjetrën pavarësisht se jetojnë në mjedise me karakteristika shumë të ndryshme.
Një mekanizëm për ruajtjen e përshtatjeve lokale
Zbulimi është veçanërisht i habitshëm për shkak të një fenomeni të zakonshëm në shumë organizma detarë: lëvizshmëria në distanca të gjata e larvave të tyre . Edhe pse yjet e rritur kanë lëvizshmëri më të kufizuar, larvat e tyre mund të udhëtojnë qindra kilometra të shtyra nga rrymat oqeanike. Kjo lëvizje lehtëson shkëmbimin gjenetik dhe përzien vazhdimisht popullatat. Në teori, kjo shkallë e lartë e ndërlidhjes duhet të pengojë shfaqjen e dallimeve të rëndësishme adaptive midis rajoneve. Megjithatë, studimi tregon se ka zona të gjenomit të afta për t'i shpëtuar kësaj përzierjeje gjenetike. Rajone të caktuara rikombinohen, ose "përzihen", shumë më pak se pjesa tjetër e gjenomit, duke i lejuar ato të mbeten të dallueshme midis popullatave. "Këto rajone veprojnë si blloqe ndërtimi që trashëgohen së bashku, duke ruajtur kështu kombinime të gjeneve të dobishme për të jetuar në kushte specifike mjedisore, me ndryshime në temperaturë ose kripësi", shpjegon Marta Martín Huete, një studiuese para doktoraturës në Universitetin e Barcelonës. Në këtë mënyrë, përmbysjet kromozomale mund të funksionojnë si një lloj mekanizmi që lejon që kombinime të caktuara gjenetike të favorshme për një mjedis specifik të mbahen së bashku, edhe kur ka shkëmbim të konsiderueshëm gjenetik midis popullatave.
Gati 300 yje deti të studiuara në Atlantik dhe Mesdhe
Për të përcaktuar nëse ekzistonin dallime të fshehura në gjenomën e specieve, ekipi shkencor analizoi mostra nga gati 300 ekzemplarë të Marthasterias glacialis nga 19 vende në të gjithë Atlantikun verilindor dhe Mesdheun perëndimor. Mostrat erdhën nga rajone duke përfshirë Ishujt Britanikë, Azoret, bregdetin e Atlantikut Evropian dhe Mesdheun, duke lejuar krahasime të popullatave të nënshtruara ndaj kushteve shumë të ndryshme mjedisore. Ekipi analizoi mijëra shënjues të shpërndarë në të gjithë gjenomin dhe i krahasoi ato me një gjenom reference për speciet. Kjo qasje i lejoi ata të identifikonin rajone në përputhje me përmbysjet kromozomale dhe të studionin se si këto përmbysje u shpërndanë midis popullatave të ndryshme. Për më tepër, të dhënat gjenetike u kombinuan me informacionin mjedisor mbi temperaturën dhe kripësinë, duke i mundësuar studiuesve të eksploronin nëse përmbysjet kromozomale mund të lidhen me proceset lokale të adaptimit. Rezultati ishte veçanërisht i habitshëm: 18,6% e gjenomit shfaq këtë lloj variacioni strukturor, një përqindje e lartë që tregon rëndësinë e përmbysjeve kromozomale në diferencimin e popullatave të analizuara.
Implikimet për ruajtjen e biodiversitetit detar
Studimi zbulon gjithashtu se një specie e shpërndarë gjerësisht me popullata të lidhura dhe në dukje homogjene mund të përmbajë diversitet të konsiderueshëm adaptiv brenda gjenomit të saj . Ky zbulim ka implikime për ruajtjen e biodiversitetit detar, pasi popullata të ndryshme të të njëjtës specie mund të reagojnë ndryshe ndaj fenomeneve të tilla si ngrohja e oqeanit ose ndryshimet në kripësi. Të kuptuarit e këtij diversiteti gjenetik është veçanërisht i rëndësishëm në kontekstin e ndryshimeve klimatike, sepse aftësia e specieve për t'iu përgjigjur ndryshimeve në temperaturë dhe kushteve të tjera mjedisore mund të përcaktojë mbijetesën dhe shpërndarjen e tyre në të ardhmen. Për më tepër, rezultatet ofrojnë një perspektivë të re mbi mekanizmat që nxisin evolucionin e biodiversitetit detar. Studimi tregon se ndryshimet në strukturën e gjenomit mund të jenë po aq të rëndësishme sa ndryshimet specifike në ADN në promovimin e adaptimit të specieve.
Ylli i detit me gjemba si model përballë ndryshimeve klimatike
Hapi tjetër do të jetë verifikimi nëse përmbysjet kromozomale të identifikuara kanë pasoja për karakteristikat biologjike të individëve. "Këto rezultate hapin derën për studime të reja për të verifikuar nëse këto përmbysje kromozomale përkthehen në ndryshime biologjike midis individëve, të tilla si tolerancë më e madhe ndaj nxehtësisë, rezistencë ndaj ndryshimeve në kripësi, ndryshime në rritje ose riprodhim", shpjegon Carlos Leiva. Nëse hulumtimet e ardhshme konfirmojnë se këto përmbysje kromozomale përcaktojnë, të paktën pjesërisht, aftësinë e yllit të detit me gjemba për t'u përshtatur me nxehtësinë ose kripësinë, Marthasterias glacialis mund të bëhet një model për të studiuar se si speciet detare mund të reagojnë ndaj një oqeani të shënuar nga ndryshimet klimatike. Ajo që filloi si një studim i një ylli deti ka zbuluar kështu një mënyrë të re për të kuptuar se si evoluojnë organizmat detarë dhe si ata mund të ruajnë përshtatjet lokale edhe kur popullatat e tyre janë të lidhura nga lëvizja e larvave të tyre.
Zbulimi nga ekipi spanjoll-francez, i cili përfshinte gjithashtu Universitetin e Guamit, Institutin Botanik të Barcelonës dhe Universitetin e Rennes, nënvizon se organizimi i gjenomit është një faktor kyç në evolucion . Ylli i detit me gjemba, me inversionet e tij prej 18,6%, bëhet një shembull kryesor se si struktura kromozomale mund të fshehë diversitetin adaptiv të habitshëm, duke ofruar të dhëna të vlefshme për të parashikuar se si ekosistemet detare do t'u përgjigjen sfidave të ardhshme.