«Biziak bidea egiten du» da Ian Malcolmek Jurassic Park liburuan esan zuen esaldi gogoangarria. Baina nola urratzen da bide hori? Txoko honetara ekarri ditugu ingurune azidoetara moldatu diren arrainak eta bizi diren ingurunera moldatu diren zuhaitzak. Zelan gertatzen dira moldapen-prozesuak, ordea?
Proposatu da hainbat genek parte hartzen dutela moldapen-prozesuetan. Baina moldapen hori elkarrekintza duten proteinetan gertatzen da edo funtzio biologiko ezberdinak dituzten proteinetan? Moldapen-prozesuaren lehenengo urratsak zenbateraino mugatzen ditu hurrengo urratsak? Posibleak diren eboluzio-bideak mugatzen al dituzte gene-aldaeren arteko elkarrekintzek eta parte hartzen duten funtzio biologikoek? Moldapena gertatzen da mutazio bakar bat populazioan arin hedatzen delako edo hainbat mutazio aldi berean hedatzen direlako? Galdera horiei argi pixka bat emateko, Cabo Verdeko Fogo eta Santo Antão irlak kolonizatu dituzten Arabidopsis generoko landareak aztertu ditu ikertzaile talde batek.
Arabidopsis landareak kolonizatu zuen Fogo irla orain dela hiru mila eta bost mila urte artean, 250 kilometrora dagoen Santo Antão irlatik abiatuta. Kolonizazio-prozesu horren ondorioz, bi irletan bizi diren Arabidopsis landareak genetikoki ezberdinak dira beren artean. Esan beharra dago, biak irla bolkanikoak badira ere, Fogo aktibo dagoen geruza-sumendia dela –2015. urtean gertatu zen azken erupzioa–, Santo Antão aspaldi aktibo ez dagoen bitartean –orain dela 90 mila urte gertatu zen azken erupzioa–.
Ikertzaileek ikusi zuten Fogoko Arabidopsis haziak lur baldintza normaletan hazten zirenean hostoek kolore berdea galtzen zutela, jatorrizko ingurunean ikusten ez den gertaera. Izan ere, Santo Antão irlako eta kontinenteko landareekin konparatuta, lur baldintza normaletan hazterakoan, Fogokoen hostoek kolore gutxiago zuten eta txikiagoak ziren. Nutriente mineralen eskasiaren ondorioz gerta daitekeenez kolorearen galtzea, ikertzaileek aztertu zuten hostoetako mineralen kontzentrazioa eta ikusi zuten Fogoko landareetan guztiz bestelakoa zela, batez ere manganeso (lau aldiz handiagoa) eta burdin kontzentrazioetan.
Emaitza horiek ikusita, ikertzaileek aztertu zuten Fogoko lurra eta konparatu zuten Santo Antãoko lurrarekin. Hala, ikusi zuten ezberdina zela kupre, burdin, potasio, rubidio, nikel, manganeso eta fosforo kontzentrazioaren aldetik. Izan ere, manganesoaren eskuragarritasuna oso baxua da Fogoko lurretan eta, emaitzak ikusita, Fogoko Arabidopsis landareak egoera horretara moldatu direla dirudi, modu oso eraginkorrean garraiatzen baitute manganesoa hostoetara.
Moldaketa horren gene-oinarria ikertzeko, ikertzaileek gurutzatu egin zituzten Fogoko Arabidopsis aleak Arabidopsis thaliana aleekin. Gero, landare horien hibridoak aztertu zituzten ikergai diren ezaugarriak eragiten dituzten mutazioak detektatzeko teknika bat erabilita. Hala, ondorioztatu zuten 1. kromosomako eskualde batek eta 4. kromosomako beste eskualde batek eragiten zutela manganesoa modu eraginkorrean garraiatzea. 1. kromosomako eskualdea sakon aztertu zuten ikertzaileek eta aurkitu zuten NRAMP1 genearen hainbat kopia zeudela eskualde horretan, bata bestearen atzean. Gainera, ikertzaileek ondorioztatu zuten hainbat kopia egoteak eragiten zuela gene horren funtzioa emendatzea. 4. kromosomako eskualdeari dagokionez, bertan IRT1 genea kokatzen da, sustraietan burdinaren xurgapenean parte hartzen duen genea. Bada, gene horretan mutazio bat aurkitu zuten, gene horren funtzioa oztopatzen duena, hain zuzen ere. Gainera, ezaguna da NRAMP1 eta IRT1 geneen artean nolabaiteko elkarrekintza gertatzen dela eta harreman horrek ahalbidetzen duela manganeso gutxiko inguruneetan landareak haztea. Ondorioz, ikertzaileek uste dute Fogoko Arabidopsis landareen moldaketaren azalpen biologiko egokiak izan daitezkeela bi gene hauetan gertatutako aldaketak.
Hurrengo urratsa izan zen aldaketa horiek populazio naturaletan aztertzea. Hala, ikertzaileek ikusi zuten aztertu zituzten Fogoko landare guztiek IRT1 geneko mutazioa zutela eta aztertu zituzten Santo Antãoko eta kontinenteko landareek mutazio hori ez zutela. NRAMP1 genearen kasuan, ikertzaileek ondorioztatu zuten gene horren hainbat kopiaren sorrera zegoela hiru gertaera ezberdinetan. Hala, gertaera horietako bat antzeman zuten Fogo irlako Arabidopsis landare gehienetan; beste bi gertaerak, aldiz, landare gutxi batzuetan aurkitu ziren.
Fogoko Arabidopsis landareen banaketa aztertuta, ikertzaileek ondorioztatu zuten hiru azpipopulazio daudela eta azpipopulazio horiek erabilita saiatu ziren NRAMP1 eta IRT1 geneetan gertatutako aldaketen historia ondorioztatzen. Hala, hainbat gene-analisi egin ostean, ondorioztatu zuten IRT1 geneko mutazioa azpipopulazioetan banatu baino lehenago gertatu zela eta oso arin orokortu zela Arabidopsis populazioan, manganesoa modu eraginkorragoan erabiltzeko gai baitziren. NRAMP1 genean gertatutako aldaketek, aldiz, bat egiten dute azpipopulazioen banaketa geografikoarekin, hau da, azpipopulazioak sortu ostekoak dira aldaketa horiek. Hala, ikertzaileek ondorioztatu zuten IRT1 genean gertatutako aldaketek burdinaren eskasia eragin zutela, NRAMP1 genean gertatutako aldaketek eskasia hori konpentsatu zutela eta, ondorioz, populazioan pixkanaka orokortu zela.
Laburbilduz, bi urratsetan aldatu zuten nutriente mineralen garraioa Fogo irla kolonizatu zuten Arabidopsis landareek. Lehenengo IRT1 genean gertatu zen mutazio batek manganesoa modu eraginkorragoan garraiatzea ahalbidetu zuen, baina burdinaren garraioa kaltetu zuen. Gero, NRAMP1 genean gertatutako aldaketek burdinaren garraioa hobetu zuten. Hala, aldaketa horiek arin orokortu ziren populazioan, baina populazio horren egiturak baldintzatu zuen orokortze horren prozesua. Azkenik, geneen arteko elkarrekintzek mugatzen dituzte posible diren moldapenak. Bai, biziak bidea egiten du, baina hartzen dituen bide horiek eboluzioaren arauak jarraituta egiten ditu.
Erreferentzia bibliografikoa:
et al. (2022). A two-step adaptive walk rewires nutrient transport in a challenging edaphic environment. Science advances, 8 (20), eabm9385. DOI: 10.1126/sciadv.abm9385
Egileaz:
Koldo Garcia (@koldotxu) Biodonostia OIIko eta CIBERehd-ko ikertzailea da. Biologian lizentziatua eta genetikan doktorea da eta Edonola gunean genetika eta genomika jorratzen ditu.