Αλληλουχήθηκε το DNA των κοάλα

Αυτό σημαίνει ότι πλέον ξέρουμε από ποια γονίδια και άλλα τμήματα DNA, αποτελείται το γονιδίωμα των κοάλα. Τώρα μπορούμε να κατανοήσουμε τις περίεργες συνήθειές τους. Τα κοάλα κοιμούνται 22 ώρες τη μέρα και δεν είναι πολύ κοινωνικά. Τρώνε μόνο φύλλα ευκαλύπτου, τα οποία είναι τοξικά για τα περισσότερα θηλαστικά και δεν πίνουν νερό!

Το γονιδίωμα των κοάλα

Έχουν συνολικά 26.000 γονίδια. Το γονιδίωμά τους είναι μεγαλύτερο από του ανθρώπου κατά 3,5 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων, δηλαδή περίπου 1 μέτρο παραπάνω DNA. Διαιρείται και πακετάρεται σε 8 μεγάλα χρωμοσώματα. Και αφού παίρνουν ένα σετ από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα, κάθε αυτοσωμικό κύτταρο κοάλα έχει 16 χρωμοσώματα. Και άλλα μαρσιποφόρα έχουν μικρό αριθμό χρωμοσωμάτων και πολύ σταθερή διάταξη του γονιδιώματος τους.

Τα θηλαστικά με πλακούντα, από την άλλη, ποικίλουν μεταξύ τους, από τους ανθρώπους με 46 χρωμοσώματα μέχρι τους ρινόκερους με 82 χρωμοσώματα.

Πολλά από τα γονίδια που φέρουν είναι κοινά με τα άλλα θηλαστικά, αφού επιτελούν τις ίδιες βιολογικές διαδικασίες. Ωστόσο, μέσα από την αλληλούχιση κάθε ζώου, βλέπουμε πώς εξελίσσονται ώστε να προσαρμόζονται στις συνθήκες του περιβάλλοντός τους.

Μεγάλη ποσότητα του γονιδιώματος των ζώων φαίνεται ότι είναι άχρηστο (junk) DNA, σε πολλά δε φτάνει και το 50%. Δηλαδή επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες που ενσωματώθηκαν από αρχέγονες μολύνσεις από ιούς. Τα κοάλα είναι κάπου στο ενδιάμεσο. Για παράδειγμα, η αλληλουχία ενός ρετροϊού εντοπίστηκε σε διάφορα σημεία και σε διαφορετικές επαναλήψεις στους πληθυσμούς των κοάλα, επομένως πρόκειται για πρόσφατη ενσωμάτωσή της.

Η ανάγνωση του γονιδιώματός τους έδειξε ότι, όπως και άλλα μαρσιποφόρα, όταν γεννιούνται έχουν το μέγεθος φασολιού και ολοκληρώνουν το μεγαλύτερο μέρος της ανάπτυξης και διαφοροποίησής τους στον μάρσιπο. Η κύησή τους διαρκεί μόλις 5 εβδομάδες. Τα μωρά κοάλα μεγαλώνουν με γάλα με μια σύνθεση που αλλάζει ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξής τους και περιέχει ισχυρά αντιβακτηριδιακά που τα προστατεύει από μολύνσεις.

Τρώνε μόνο φύλλα ευκαλύπτου που είναι τοξικά για τα περισσότερα θηλαστικά

Η διατροφή μόνο με φύλλα ευκαλύπτου που είναι όχι μόνο χαμηλών θερμίδων αλλά και τοξική αποτελούσε ένα μυστήριο για τους επιστήμονες.

Αποκαλύφθηκε λοιπόν ότι έχουν στο γονιδίωμά τους μια οικογένεια γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα (μέλη της οικογένειας του κυτοχρώματος P450) που διασπούν τις τοξίνες.

Η εξέλιξη αυτών των μεταβολικών γονιδίων έδωσε το πλεονέκτημα στα κοάλα, με κόστος όμως να κοιμούνται τις περισσότερες ώρες τις ημέρας.

Δεν πίνουν νερό!

Επίσης, φέρουν αρκετά αντίγραφα γονιδίων που τους επιτρέπουν να δοκιμάζουν ώστε να αποφεύγουν τις πικρές γεύσεις και ακόμη και να "μυρίζουν" το νερό για να επιλέγουν νωπά φύλλα, αφού δεν πίνουν νερό! Τα φύλλα ευκαλύπτου αποτελούνται περισσότερο από 55% νερό.

Η αλληλούχιση μας βοηθά να προστατεύσουμε το είδος τους

Σε κάποια μέρη της Αυστραλίας τα κοάλα είναι ευάλωτα, καθώς επηρεάζονται από την καταστροφή των οικοτόπων, ασθένειες και άλλες στρεσογόνους καταστάσεις.

Τα κοάλα είναι το τελευταίο μέλος της οικογένειας μαρσιποφόρων Phascolarctidae και η ανάγνωση του γονιδιώματος μας δίνει νέες πληροφορίες για το πώς εξελίχθηκε.

Οι πληθυσμοί κοάλα έφτασαν στην κορυφή κάπου 100.000 χρόνια πριν και μετά μειώθηκαν κατά 10% 30.000-40.000 χρόνια πριν, την ίδια περίοδο που εξαφανίστηκε η Μεγαπανίδα (Megafauna). Ο πληθυσμός παρέμεινε αρκετά σταθερός μέχρι τον μετοικισμό των Ευρωπαίων, όταν και έπεσε και πάλι στους σημερινούς του αριθμούς (περίπου 300.000).

Κάποτε τα κοάλα καταλάμβαναν τα δάση από το Κουίνσλαντ μέχρι τη Νότια Αυστραλία. Σήμερα όμως επιβιώνουν μεμονωμένοι πληθυσμοί στα βόρεια. Απειλούνται όμως και εκεί από την καταστροφή των οικοτόπων λόγω της αστικοποίησης και την άνοδο της θερμοκρασίας λόγω της κλιματικής αλλαγής.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα των απομονωμένων πληθυσμών είναι παραδόξως ότι ζευγαρώνουν σε μεγάλο βαθμό, με αποτέλεσμα να φαγώνονται μεταξύ τους.

Η σύγκριση του DNA των διαφόρων πληθυσμών δείχνει πώς έγινε η ροή των γονιδίων, δίνοντάς μας τη δυνατότητα να καταγράφουμε τη γενετική ποικιλομορφία τους. Η διατήρηση της γενετικής ποικιλομορφίας είναι πολύ σημαντική γιατί δίνει στα ζώα διαφορετικούς τρόπους απόκρισης σε περιβαλλοντικούς κινδύνους και ασθένειες, όπως είναι για παράδειγμα τα χλαμύδια, τα βακτήρια που επηρεάζουν την αναπαραγωγή των κοάλα και την υγεία των ματιών τους.

--

Πηγές:

  1. Johnson Rebecca N., O’Meally Denis, Chen Zhiliang, Etherington Graham J., Ho Simon Y. W., Nash Will J., Grueber Catherine E., Cheng Yuanyuan, Whittington Camilla M., Dennison Siobhan, Peel Emma, Haerty Wilfried, O’Neill Rachel J., Colgan Don, Russell Tonia L., Alquezar-Planas David E., Attenbrow Val, Bragg Jason G., Brandies Parice A., Chong Amanda Yoon-Yee, Deakin Janine E., Di Palma Federica, Duda Zachary, Eldridge Mark D. B., Ewart Kyle M., Hogg Carolyn J., Frankham Greta J., Georges Arthur, Gillett Amber K., Govendir Merran, Greenwood Alex D., Hayakawa Takashi, Helgen Kristofer M., Hobbs Matthew, Holleley Clare E., Heider Thomas N., Jones Elizabeth A., King Andrew, Madden Danielle, Graves Jennifer A. Marshall, Morris Katrina M., Neaves Linda E., Patel Hardip R., Polkinghorne Adam, Renfree Marilyn B., Robin Charles, Salinas Ryan, Tsangaras Kyriakos, Waters Pl D., Waters Shafagh A., Wright Belinda, Wilkins Marc R., Timms Peter, Belov Katherine (2018). Adaptation and conservation insights from the koala genome. Nature Genetics 02 July 2018. https://doi.org/10.1038/s41588-018-0153-5 DO, 10.1038/s41588-018-0153-5 ID
  2. Houck, M. L., Ryder, O. A., Vahala, J., Kock, R. A., & Oosterhuis, J. E. (1994). Diploid chromosome number and chromosomal variation in the white rhinoceros (Ceratotherium simum). Journal of Heredity85(1), 30-34.
  3. Cytochrome p450. ghr.nlm.nih.gov
  4. Koala management naturalresources.sa.gov.au
  5. Dortch, J., Cupper, M., Grün, R., Harpley, B., Lee, K., & Field, J. (2016). The timing and cause of megafauna mass deaths at Lancefield Swamp, south-eastern Australia. Quaternary Science Reviews145, 161-182.
  6. Woinarski, J. C., Burbidge, A. A., & Harrison, P. L. (2015). Ongoing unraveling of a continental fauna: decline and extinction of Australian mammals since European settlement. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201417301.
  7. Narayan, E. J., & Williams, M. (2016). Understanding the dynamics of physiological impacts of environmental stressors on Australian marsupials, focus on the koala (Phascolarctos cinereus). BMC Zoology1(1), 2.

 

 

Σας άρεσαν τα άρθρα μας; Θέλετε να διαβάσετε περισσότερα;

Ο Βιοχημικός είναι μία ελληνική εκπαιδευτική σελίδα από εθελοντές επιστήμονες. Η δουλειά μας εξαρτάται από τη στήριξή σας. Αν επιθυμείτε να κάνετε μία δωρεά παρακαλούμε κάντε κλικ παρακάτω.

   paypal

Χρησιμοποιούμε cookies που μας επιτρέπουν μια σειρά από λειτουργίες που ενισχύουν την εμπειρία σας στην ιστοσελίδα μας.
Κάνοντας κλικ στο "Συμφωνώ" ή συνεχίζοντας να χρησιμοποιείται την ιστοσελίδα bioximikos.gr συμφωνείτε με τη χρήση cookies.