Մոտ 66 մլն տարի առաջ՝ աստերոիդի անկումից հետո տեղի ունեցած համաշխարհային զանգվածային անհետացումը կարող էր պայմաններ ստեղծել մրջյունների էվոլյուցիոն արագ բազմազանեցման համար։ Գիտնականների միջազգային խումբը պարզել է, որ այս գործընթացում կարևոր դեր կարող էին խաղալ ԴՆԹ-ի շարժուն հատվածները, որոնք հայտնի են որպես «ցատկող գեներ»։ Դրանք կարող էին նպաստել այն գենետիկական մեխանիզմների զարգացմանը, որոնք ապահովում են քիմիական ազդանշանները ճանաչելու և միմյանց հետ փոխազդելու մրջյունների ունակությունը։

Գերմանիայի Մյունսթերի համալսարանի Էվոլյուցիայի և կենսաբազմազանության ինստիտուտի աշխատակից Լուկաս Շրադերի ղեկավարությամբ անցկացված հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Science Advances ամսագրում։

Այսօր մրջյունները հասարակական միջատների ամենաբազմազան խմբերից են։ Աշխարհում հայտնի է դրանց ավելի քան 15 հազար տեսակ։ Նոր հետազոտությունը թույլ է տալիս ենթադրել, որ դրանց էվոլյուցիոն հաջողության գործոններից մեկը շարժուն գենետիկական տարրերի ակտիվությունն է եղել։

Ինչպես են «ցատկող գեներն» ազդում էվոլյուցիայի վրա

Տրանսպոզոնները կամ «ցատկող գեները» ԴՆԹ-ի հատվածներ են, որոնք կարող են տեղափոխվել գենոմի տարբեր տեղամասեր և ստեղծել սեփական պատճենները։ Նախկինում գիտնականները դրանք հիմնականում դիտարկում էին որպես գենետիկական մակաբույծներ. վիրուսների նման՝ դրանք կարող են բազմանալ գենոմի ներսում՝ օրգանիզմին ակնհայտ օգուտ չտալով։ Որոշ դեպքերում դրանց ակտիվությունը կարող է խանգարումների հանգեցնել։

Սակայն վերջին տարիներին հետազոտողներն ավելի ու ավելի հաճախ են ուշադրություն դարձնում այս երևույթի մյուս կողմին։ Գենետիկական տարրերի տեղաշարժը կարող է գենոմի նոր տարբերակներ ստեղծել և այդպիսով նյութ տրամադրել էվոլյուցիոն փոփոխությունների համար։ Պարզելու համար, թե այս մեխանիզմն ինչ դեր է խաղացել մրջյունների զարգացման մեջ, գիտնականները համեմատել են տարբեր էվոլյուցիոն գծերի ներկայացուցիչների գենոմները։ Պարզվել է, որ այն խմբերը, որոնց գենոմներում ավելի շատ «ցատկող գեներ» կան, որպես կանոն, առանձնանում են նաև ժամանակակից տեսակների ավելի մեծ թվով։

Հատկապես կարևոր է եղել ժամանակային համընկնումը. մրջյունների մի քանի խոշոր էվոլյուցիոն գծերում տրանսպոզոնների բարձր ակտիվության ժամանակաշրջանները համընկել են պալեոգենի սկզբի հետ, որը սկսվել է մոտ 66 մլն տարի առաջ։ Ակտիվության այս պոռթկումները տեղի են ունեցել համապատասխան խմբերի ակտիվ բազմազանեցման մեկնարկից կարճ ժամանակ առաջ։ «Աստերոիդի անկումը շրջակա միջավայրի համար կտրուկ հետևանքներ ունեցավ։ Այժմ մենք հայտնաբերել ենք գենոմային մեխանիզմ, որն այս էկոլոգիական ցնցումները կապում է մրջյունների հետագա արագ բազմազանեցման հետ. դրանք տրանսպոզոններն են», — պարզաբանել է Շրադերը։

Գենետիկական փոփոխությունները կարող էին ուժեղացնել մրջյունների հաղորդակցվելու ունակությունը

Մեկ այլ կարևոր արդյունք էր տրանսպոզոնների ակտիվության և քիմիական ընկալման համար պատասխանատու գեների ընտանիքների ընդլայնման միջև կապի հայտնաբերումը։ Հետազոտողները հատուկ ուշադրություն են դարձրել հոտառական ընկալիչները կոդավորող գեներին։ Այս սպիտակուցները մրջյուններին թույլ են տալիս հայտնաբերել հոտերը և արձագանքել քիմիական ազդանշաններին, որոնք առանցքային դեր են խաղում նրանց հասարակական կյանքում։

Մրջյունները քիմիական նյութերն օգտագործում են շրջակա միջավայրում կողմնորոշվելու, իրենց գաղութի անդամներին ճանաչելու և համատեղ գործողությունները համակարգելու համար։ Նման ազդանշաններն ընկալելու և մեկնաբանելու ունակությունն անհրաժեշտ է այս միջատների բարդ սոցիալական համակարգերի գործառնության համար։

Հետազոտողների կարծիքով՝ «ցատկող գեների» ակտիվությունը կարող էր նպաստել հոտառական ընկալիչների հետ կապված գեների թվի ավելացմանը։ Սա, իր հերթին, կարող էր ընդլայնել քիմիական ազդանշանները հայտնաբերելու և ճանաչելու մրջյունների հնարավորությունները։ Այդուհանդերձ, հայտնաբերված կապն ինքնին չի ապացուցում, որ տրանսպոզոններն անմիջականորեն հանգեցրել են ավելի բարդ հաղորդակցության զարգացմանը։ Արդյունքները մատնանշում են հնարավոր գենետիկական մեխանիզմ, որը հետագա ուսումնասիրության կարիք ունի։

Գիտնականներն ուսումնասիրել են մրջյունների 163 տեսակի գենոմները

Հետազոտության շրջանակում միջազգային թիմը վերլուծել է մրջյունների 163 տեսակի գենոմները, որոնք ներկայացնում են ժամանակակից 16 ենթաընտանիքներից 12-ը։ Սա թույլ է տվել ընդգրկել գոյություն ունեցող խմբերի գենետիկական բազմազանության զգալի մասը։ Ստացված տվյալների հիման վրա գիտնականները վերակառուցել են վերջին 100 մլն տարվա ընթացքում տրանսպոզոնների ակտիվության փոփոխությունները և դրանք համադրել մրջյունների էվոլյուցիոն պատմության հետ։

Արդյունքները կապ են բացահայտել շարժուն գենետիկական տարրերի ակտիվության հնագույն պոռթկումների և առանձին էվոլյուցիոն գծերի բազմազանության հետագա աճի միջև։ Նման օրինաչափություններ նախկինում հայտնաբերվել են նաև այլ կենդանիների, այդ թվում՝ պրիմատների և չղջիկների մոտ։ Սա թույլ է տալիս ենթադրել, որ տրանսպոզոնները կարող էին կարևոր դեր խաղալ օրգանիզմների տարբեր խմբերի էվոլյուցիայի մեջ, թեև դրանց ակտիվության կոնկրետ մեխանիզմներն ու հետևանքները կարող են տարբեր լինել։

Այսպիսով, գենետիկական տարրերը, որոնք երկար ժամանակ համարվում էին հիմնականում մակաբուծական հաջորդականություններ, կարող էին դառնալ մրջյունների էվոլյուցիոն հաջողության գործոններից մեկը։ Դինոզավրերի անհետացումից հետո տեղի ունեցած համաշխարհային էկոլոգիական փոփոխությունները, հավանաբար, նոր հնարավորություններ են բացել դրանց տարածման համար, իսկ գենոմի առանձնահատկությունները կարող էին օգնել այս միջատներին օգտվել ստեղծված պայմաններից։