Mint az evolúció egyik leghíresebb példája, a galapagosi pintyek csőreinek változékonysága Darwin óta fontos kérdésköre a biológusoknak. A blogban mi magunk is számos alkalommal foglalkoztunk a témával, legutóbb bő egy éve, amikor azt mutattam be, hogy a legújabb szekvenálási technológiák segítségével miképp lehet olyan géneket azonosítani, amelyeknek fontos szerepük lehetett a csőralakok evolúciójában.
Most ugyanez a csoport, folytatva a korábbi munkát, egy olyan közelmúltbeli példát vett tüzetesebb molekuláris górcső alá, amiről szintén megemlékzetünk már korábban a blogban: a 2006-ben a galapagosi pintyek vizsgálatát évtizedek óta végező Grant házaspár arról számolt be, hogy néhány évvel korábban a Daphne-szigeten bekövetkező szárazság miatt a helyi, közepes méretű madarakból álló Geospiza fortis populáció megtizelődött, és csak azok az egyedek maradtak életben, akiknek az átlagosnál kisebb csőrük volt (így a kisebb magvakat is el tudták fogyasztani). A természetes szelekciós esemény hatásaként tehát egy új csőrforma terjedt el a szigeten (a fenti képen amolyan “előtte – utána” állapot látható).
Mivel a Grantek áldozatos munkájának köszönhetően rengeteg minta áll rendelkezésre az évek során itt fészkelő madarakból, annak is utána lehetett járni, hogy milyen genetikai okok állnak a csőrkisebbedeés mögött.
A Galapagos-szigetek különböző méretű (nagy, közepes és kicsi) pintyfajainak genomját tanulmányozva Leif Andersson csoportja már számos érdekes genomi régiót talált, amelyeknél felmerült, hogy ezekben a régiókban szelekció mutakozott az egyes pintyfajokban. A nagy és kisméretű fajok genetikai állományát összevetve, a csőrméret kapcsán így került a figyelem középpontjába egy négy gént tartalmazó terület is (ezek a gének: high mobility AT-hook 2 (HMGA2), methionine sulfoxide reductase B3 (MSRB3), LEM domain-containing protein 3 (LEMD3), és WNT inhibitory factor 1 (WIF1)). Mivel a HMGA2-t emberben és egérben is már korábban összefüggésbe hozták vázdeformációkkal, ez tűnt most is az egyik legvalószínűbb célgénnek, és ezt is kezdték tovább vizsgálni. Összesen tizenhét olyan polimorfizmust találtak (egyiket sem a fehérje kódoló régióban), amelyek egyébként a genom viszonylag konzervált régióját érintették és szisztematikusan különböztek a nagy- és kisméretű pintyekben.
Mivel a csoport rendelkezésére állt számos kis- és nagycsőrű (élő, illetve a szárazság alatt elhullt) daphne-szigeteki G. fortis egyed mintája is, azt is megnézték, hogy ez a tizenhét változás előfordul-e bennük, és ha igen, van-e esetleg köze a túléléshez. Ezek a vizsgálatok mutattak rá arra, hogy az apró változások együtt alakítják ki a kis csőrre jellemező haplotípust, ami, mint az alábbi táblázat mutatja gyakorlatilag az életben maradás garanciája lett a Daphne-szigeteken, hiszen közel két és félszer akkora esélye volt egy G. fortis-nak a túlélésre, ha homozigóta formában hordozta a kis csőrre jellemező haplotípust (S), mint a nagy csőr genetikai markereit mutatta (L).
Magyarán, ebben az esetben is egy szabályozó mutáció-kombináció áll egy fontos evolúciós változás hátterében, amely valószínűleg már jelen lehetett a szárazság előtti G. fortis populációban (mégpedig azért, mert valamely más, a szigetre tévedő, kisméretű pinttyel práosodtak a madarak, és ez a genomi szakasz, így introgresszióval bekerült a helyi G. fortis populáció genomjába), de evolúciós előnye csak az extrém körülmények között lett és így terjedhetett el.
Lamichhaney S, Han F, Berglund J, Wang C, Almén MS, et al. (2016) A beak size locus in Darwin’s finches facilitated character displacement during a drought. Science 352(6284):470-4.