A Krétában megjelenő ősi méhlepényes emlősök a dinoszauruszok árnyékában húzták meg magukat, a többnyire éjszakai rovarevésre szakosodott niche-ben. Ezen életmódhoz való adaptáció számos olyan genetikai lenyomatot hagyott, amit ma is fellelhetünk az emlősök genomjában. Ilyen például, hogy az emlősök többsége dikromatikus látssal bír, mivel a közös ős az éjszakai életmódhoz való alkalmazkodás során elvesztette opszin génjeinek többségét (s csak jóval később, az emberszabásúakban lesz egy extra génduplikáció, aminek köszönhetően mi már színesben látjuk a posztot és a világot). Egy másik ilyen lenyomat pedig, mint az a napokban a Science Advances-ra kikerült cikkből kiderül, hogy a genomunkban fosszilis formában ott bujkálnak a korabeli rovarevés emlékét őrző, a kemény, kitin-alapú exoszkeletook lebontását segítő kitináz gének “fosszíliái”.
A gének “fosszilizálódása” egy elég tipikus és gyakori folyamat olyan kódoló régiók esetében, amelyek terméke egy olyan szervben fejtette ki jótékony hatását, ami az evolúciós fa adott ágán elsatnyult, funkcióját vesztette. Lehet szó a gyomor hiányában a gyomorban termelődő enzimeket kódoló génekről, fogak hiányában a fogzománcot létrehozókról, vagy – megint csak méhlepényeseknél maradva – a tojással való szaporodás során nélkülözhetetlen, de egyébként fölösleges szikanyagot kódolókról.
Összesen 107 darab méhlepényes genom összevetésével a tanulmány szerzői arra jutottak, hogy az ősi méhlepényesben nem kevesebb mint öt darab savas kitináz enzimet kódoló CHIA gén lehetett jelen és ezek a dinoszauruszok kihalását követően, a Kainozoikum során lezajló emlős-radiáció alatt azokban a vonalakban, amelyek más táplálékoforrás után néztek, elkezdtek mutációkat összegyűjteni. Szépen összefoglalja ezt az alábbi ábra, ahol azt láthatjuk, melyik vonalakban működőképesek az egyes CHIA gének ma is (ezt sötét kör jelzi) és hol már csak (felismerhető) árnyékai önmaguknak (üres karika).
A pszeudogenizáció sokfajta okból történhet, számos inaktiváló mutációt lehet a genomokban föllelni (lásd alább), és érdekes – de nem meglepő – módon nagy általánosságban azt az összefüggést lehet felállítani, hogy minél inkább ízeltlábúban gazdag egy állat tápláléka annál több kitináz gén működöképes ma is a genomjában. Viszont az elveszett, működésképtelen CHIA géneket nehéz pótolni, jól látszik ez a fenti összefüggésből kilógó állatok esetében: például a kék bálba hiába fogyaszt ma hihetetlen mennyiségű kitin borította krillt, az ősi cetek patás ragadozók voltak, így nem volt szükségük kitinázokra nagy mennyiségben, s így a bálna is egyetlen CHIA génnel rendelkezik. (Ez egyben azt is jelzi, hogy nem lehet túl gyakori a CHIA gének spontán duplikációja.)
Vagy szintén érdekes példa a hangyaevő tobzoskák esete, amelyeknek ugyancsak egy kitinázuk van, ellentétben a hasonló táplálkozású földimalaccal mondjuk, ahol mind az öt CHIA gén működik. A magyarázat ez esetben az, hogy a hasonló táplálkozás konvergens evolúciónak köszönhető, de míg a földimalacok felmenői maguk is rovarokat fogyasztottak, a tobzoska ragadozóktól származik.
Érdekes módon nem azt látjuk, hogy az öt CHIA gén kb ugyanolyan arányban pszeudogenizálódna az evolúció során: míg a megvizsgált fajok közel felében jelen van ma is a CHIA5 gén, alig 12%-ban látták a CHIA1-et, ami a szekvenciahasonlóság ellenére is valami funkcionális különbséget sugall, de részletek itt egyelőre nem derültek ki.
És hogy mi a helyzet bennünk? A cikk szerint emberben egyedül a CHIA5 fejeződik ki, az emésztőrendszerben és tüdőben, feltehetőleg a patogének elleni védelem miatt.
(A fedőkép a zseniális Carl Buell műve.)
Emerling CA, Delsuc F, Nachman MW (2018) Chitinase genes (CHIAs) provide genomic footprints of a post-Cretaceous dietary radiation in placental mammals. Sci Adv 4(5): eaar6478. doi: 10.1126/sciadv.aar6478.