Nowe gatunki dzięki analizie DNA
Paweł Szablewski | 2007-03-13
Dzięki analizie DNA identyfikowanych jest coraz więcej nowych gatunków. Najczęściej dotyczy to organizmów trudnych do rozróżnienia na podstawie cech morfologicznych czy wydawanych przez nie dźwięków np. drobne ptaki, nietoperze, płazy, koralowce, owady itd. Zwykle gatunki te są mało atrakcyjne dla obserwatorów, ale zdarzają się też i ciekawe odkrycia dużych zwierząt.
Przykładem jest nowy gatunek delfina zidentyfikowany w północnych wodach Australii przez naukowców z Uniwersytetu Jamesa Cooka i Muzeum Tropikalnego w Queensland, czy wieloryba, wala kaczodziobego w wodach Kalifornii zidentyfikowanego przez naukowców z Muzeum Historii Naturalnej z Los Angeles.
Większość odkryć dotyczy tropików, miejsc o bardzo dużym zróżnicowaniu gatunków. Ale odkrycia zdarzają się także dużo bliżej. W ciągu kilku ostatnich lat potwierdzono występowanie trzech nowych gatunków nietoperzy w środkowej i południowej Europie: karlika drobnego (Pipistrellus pygmaeus) oraz gacka alpejskiego (Plecotus alpinus) i gacka bałkańskiego (P. kolombatovici). Także w Polsce w tym czasie potwierdzono występowanie kilku nowych gatunków muchówek i ślimaka.
Wydaje się jednak, że w przyszłości większą rolę mogą odegrać ośrodki muzealne, które już obecnie odkrywają nowe gatunki dzięki analizą DNA. Często badania wykonywane są na pojedynczych piórach, fragmentach kości czy wysuszonych częściach liści lub pędów.
Nowe gatunki znajduje się nawet w tak dziwnych miejscach jak targowiska czy markety z żywnością. Takich odkryć dokonali w 2005r. Robert Timmins i Mark Robinson z Wildlife Conservation Society w Laosie. Porównanie fragmentów kości, uzupełnione późniejszymi analizami DNA potwierdził, że ten tradycyjnie konsumowany w tym rejonie, wiewiórkowato-szczurzo podobny gryzoń był wcześniej nieznany nauce.
Całkowicie nowym i bardzo kontrowersyjnym pomysł zaprezentował Craig Venter, pomysłodawca szybkiego odczytywania genomu człowieka "shotgun sequencing" (zamiast jechać litera po literze, wszystko pociąć na drobne całkowicie wymieszane kawałki, każdy odczytać osobno i potem sklejać przy użyciu programów komputerowych). Podobnie podszedł do DNA gatunków (zamiast odczytywać każdy gatunek osobno, pobrać z środowiska ile się da i szukać nieznanych fragmentów). Próby na mikroorganizmach, przeprowadzone w bardzo ubogich w organizmy żywe wodach morza sargasowego, pozwoliły wyłonić 2 mln fragmentów DNA, z czego 1,2 mln było wcześniej nieznanych nauce. Według szacunków może to oznaczać około 1,8 tysiąca nowych gatunków. Jeśli metoda się potwierdzi może to być przejście z sekwencjonowania poszczególnych gatunków do mapowania całych ekosystemów.
Ale analizy DNA potrafią dać także całkowicie odwrotny wynik, redukcję liczby gatunków. Jednym z lepszych przykładów mogą być gałęziaste koralowce z grupy Acropora występujące u wybrzeży Indonezji. Na podstawie prac morfologicznych wyróżniono ich ponad 300 gatunków, po analizach DNA zostało 170 gatunków. Do tego okazało się, że w trudnych warunkach wiele z nich potrafi się krzyżować dając płodne potomstwo o niespotykanych wcześniej cechach, nowy gatunek. Grupy takich gatunków określa się mianem super gatunku i dla omawianego przykładu określono ich liczbę na około 20.
Obecnie wiele grup badawczych prowadzi badania nad opracowaniem kompletnych list charakterystycznych fragmentów kodów genetycznych dla poszczególnych gatunków. Dr. Stoeckle z Rockefeller University uważa, że kompletna lista dla 10 tysięcy gatunków ptaków powstanie do 2011 roku, jednocześnie zwiększając ich liczbę o co najmniej 1000 nowych gatunków.
Barcode of Life Data Systems (www.barcodinglife.org) zajmująca się zbieraniem informacji o charakterystycznych kodach DNA dla gatunków, posiada w swych zbiorach dane od ponad 200 tysięcy osobników z 25 tysięcy gatunków różnych organizmów. Plany zawierają programy o wartości blisko 100 mln $, pozwalających opracować dane dla około 500 tysięcy gatunków do 2014 roku.
Wiele z nowo odkrywanych gatunków cechuje się bliskim pokrewieństwem, sugerującym rozejście się ich linii w niedalekiej przeszłości (najwyżej kilka milionów lat).
Wykorzystanie analiz DNA pomaga także zrozumieć procesy ewolucyjne powstawania nowych gatunków i formowania się rozdzielności między nimi. Innym programem jest poszukiwanie śladów (pojedynczych piór, włosów z sierści, fragmentów liści) dla gatunków znajdujących się na skraju wymarcia. Umożliwia to potwierdzenie występowania ich na danym terenie i opracowania dla niego formy ochrony.
Źródła:
1.EurekAlert!; New bird, bat species revealed by extensive DNA barcode studies: 18-feb 2007
2.Pavel Hulva i inni; Molecular architecture of Pipistrellus pipistrellus/Pipistrellus pygmaeus complex (Chiroptera: Vespertilionidae): further cryptic species and Mediterranean origin of the divergence; Molecular Phylogenetics and Evolution 32 (2004) 1023–1035,
3.Masayuki Hatta i inni; Reproductive and Genetic Evidence for a Reticulate Evolutionary History of Mass-Spawning Corals; Mol. Biol. Evol. 16(11):1607–1613. 1999.
4.Polskie Towarzystwo Ochrony Przyrody "Salamandra"