A kacsacsőrű emlős genomja éppoly különleges, mint maga az állat

Egy amerikai vezetésű nemzetközi tudóscsoportnak sikerült dekódolnia a Föld egyik legkülönösebb állatának, a kacsacsőrű emlősnek a genomját, azaz a teljes örökítő állományát. A kacsacsőrű emlős részben madár, részben hüllő, részben emlős küllemű, és a genomjában is föllelhetők az ezekre az állatokra jellemző sajátosságok.

Evolúciós baleset?

Első pillantásra a kacsacsőrű emlős úgy néz ki, mintha valamilyen evolúciós baleset következtében jött volna létre, mondja a program egyik kutatója. De akármilyen furcsa is az állat külleme, a genom szekvenciája felbecsülhetetlen értékű annak megértésében, hogyan fejlődtek ki az evolúció folyamán emlősök biológiai folyamatai.

A Nature tudományos folyóiratban megjelent cikkben az ausztráliai Új-Dél-Walesből származó, Glennie nevű nőstény kacsacsőrű emlős (Ornithorhynchus anatinus) genomját elemzik. A nagyszabású programban amerikai, ausztrál, angol, német, izraeli, japán, új-zélamdi és spanyol tudósok vettek részt, Wesley Warren (St. Louisi Washington Egyetem) vezetésével.

Fura szerzet

A tojásrakó emlősök alosztályának kloakások (Monotremata) rendjébe mindössze három faj tartozik: a kacsacsőrű emlős, valamint a rövidcsőrű és a hosszúcsőrű hangyászsün. Azért sorolják őket az emlősök közé, mert tejet választanak el, és a testüket szőrzet borítja. A kacsacsőrű emlős ezen kívül a hüllőkre és a madarakra, valamint ezek közös őseire jellemző tulajdonságokkal is bír. Tojásokkal szaporodik, feje széles "kacsacsőrben" végződik, amelyen kifinomult, elektromosságot érzékelő rendszer segíti a táplálékszerzést a zavaros vízben. A hímek hátsó lábán lévő sarkantyú erős fájdalmat okozó mérget juttathat a vetélytársakba a párzási időszakban a területért vívott küzdelem folyamán, de hasznos lehet az ellenség elriasztására is.

A kacsacsőrű emlős vált le a legkorábban, legalább 166 millió éve arról a fejlődési útról, amelyen a többi emlős haladt tovább. Ez a korai leágazás azt jelenti, hogy a kacsacsőrű emlős genomja értékes információkat hordoz a hüllőktől az emlősök irányába való átmenetről (az emlősök - akárcsak a madarak - a hüllőkből alakultak ki). A kacsacsőrű emlős genomjának összehasonlítása más emlősök (és a madarak) genomjával tehát segíthet a tudósoknak megvilágítani a hüllő-emlős (illetve hüllő-madár) evolúcióval kapcsolatos homályos pontokat.

Vegyes gének

Elemzésük részeként a kutatók összehasonlították a kacsacsőrű emlős genomját az ember, az egér, a kutya, az oposszum és a tyúk genomjával. Meg is találták a tojásrakás - azaz egy eredetileg a hüllőkre jellemző tulajdonság - szolgálatában álló géneket éppúgy, mint az emlősökre jellemző tejelválasztást lehetővé tévőket. Érdekes módon a kacsacsőrű emlősnek nincsenek csecsbimbói, így utódai a hasbőrön keresztül szopnak, de tejében már ugyanúgy jelen vannak a kazeineknek nevezett fehérjék, mint akár az embernél. Ez azt jelenti, hogy a tejtermelés mint evolúciós újítás ("genetikai innováció") több mint 166 millió éve megtörtént, miután az emlősökhöz vezető fejlődési vonal elvált a modern hüllőkhöz és a madarakhoz vezető vonaltól.

A kacsacsőrű emlős nagyjából 2,2 milliárd bázispárból álló genomjának mérete hozzávetőleg kétharmada az emberi genoménak, és - a többi gerinceséhez hasonlóan - körülbelül 18 500 gént tartalmaz. Az állatnak 52 kromoszómája van, beleértve a szokatlan számú, semmilyen más emlősnél és madárnál nem jellemző 10 darab ivari kromoszómát is. A kutatókat meglepetésként érte, hogy a kacsacsőrű emlős X kromoszómái inkább a madarak Z ivari kromoszómájához hasonlítanak, és teljesen különböznek a többi emlős klasszikus X ivari kromoszómájától. Ugyanakkor más, nem ivari kromoszómák az egér X ivari kromoszómájára hasonlítanak. Mindezek alapján a modern, méhlepényes emlősök ivari kromoszómái (és az ivart meghatározó, az Y kromoszómán található Sry-gén) csak azután alakultak ki, hogy a kolakások leváltak a törzsfán, vagyis jóval később, mint azt eddig gondolták.

A kutatók úgynevezett mikroRNS-eket is vizsgáltak a genomban: ezek nem a génekhez tartozó, géneket szabályozó szekvenciák. Az eredmények szerint itt is vegyes, hüllőkre, madarakra és modern emlősökre jellemző egyveleget találtak.

Érdekes, hogy a már említett méreganyag (amely akár egy kutyát is megölhet) a hüllőktől függetlenül fejlődött ki, azaz más gének felelősek a termeléséért, mint például a kígyók mérgéért. A mérgek összetételének hasonlósága tehát itt az úgynevezett konvergens evolúció eredménye, amikor hasonló funkcióra hasonló, de evolúciósan nem rokon megoldások jönnek létre.

A kacsacsőrű emlős genomja bázissorrendjének meghatározása egyébként sokkal keményebb diónak bizonyult, mint bármely másik eddig vizsgált emlősállat genomjáé. A genom mintegy 50 százalékát a DNS nem kódoló, repetitív (ismétlődő) elemei alkotják, amelyek rendkívül megnehezítik a genom pontos összeállítását.

Mindent összevetve a kutatók egészen különlegesnek tartják, hogy önálló evolúciós vonalak genetikai, genombeli sajátosságai ennyire nyilvánvalóan léteznek még ma is egyetlen teremtményben. Az állat megjelenése is ennek következménye, így nem is csoda, hogy amikor az első kitömött példány Európába került, az anekdota szerint azt gondolták a tudósok, hogy nem valóságos élőlényről van szó, hanem "valami újabb kínai hamisítványról".