Kurczaki w Tybecie

Naukowcy z Uniwersytetu w Michigan opublikowali 22 maja 2020 roku, w czasopiśmie Science Advances nowe badania. Potwierdzili, że organizmy mają w sobie długotrwale zapisaną pamięć środowiska, w którym żyli ich przodkowie.

Środowisko przodków i późniejsza adaptacja

Przyjmuje się, że proces udomowienia kury mógł się rozpocząć już nawet 10 tys. lat temu na nizinnych terenach Azji południowej i południowo-wschodniej. Około 1200 lat temu jej przydomowa hodowla dotarła też na Wyżynę Tybetańską – najwyżej położoną wyżynę na ziemi, która znajduje się na wysokości ponad 4 tys. metrów n.p.m. Dzięki długotrwałej historii pobytu w tym specyficznym miejscu kury przystosowały się do panujących tam warunków. Nadało im to charakterystycznych cech. Wzrosła liczba czerwonych krwinek w morfologii, które transportują tlen. Zmniejszyła się średnia objętość komórek krwi i zwiększyła skuteczność dysocjacji tlenu z hemoglobiną w zarodkach.

Nadało im to charakterystycznych cech. Wzrosła liczba czerwonych krwinek w morfologii, które transportują tlen. Zmniejszyła się średnia objętość komórek krwi i zwiększyła skuteczność dysocjacji tlenu z hemoglobiną w zarodkach.

Przebieg eksperymentu

Naukowcy z Michigan i Chin obserwowali i badali setki wykluwających się piskląt. Miejscem eksperymentu była Wyżyna Tybetańska i w leżąca nieopodal, nizinna prowincja Syczuan w południowo-zachodnich Chinach. Skupiali się na zmianach w fenotypach kurcząt – czyli właściwościach fizycznych lub cechach, które mogły zajść w procesie adaptacji środowiskowej, lecz nie wpływających na zmiany w strukturze DNA.

Badali oni różnice w ekspresji genowej w tkankach pobranych z mózgu, wątroby, płuc, serca i mięśni kurcząt nizinnych i tybetańskich. Analizując sekwencje RNA w komórkach, zwane transkryptomami, naukowcy mogli określić, kiedy i gdzie geny są włączane i wyłączane. Badania nad ekspresją genów pomogły określić które geny, w jakich warunkach są aktywowane.

Kurczaki nizinne i wyżynne

W wyniku tych badań zaobserwowano u zwierząt wiele zmian fenotypowych, koniecznych do przetrwania na tej wysokości. Natomiast kury tybetańskie wykluwające się na terenach nizinnych posiadały tylko nieliczne adaptacje. Naukowcy określili je jako przekształcenie transkryptomów do pierwotnego, preferowanego stanu.

Takie same wnioski wyciągnięto na podstawie obserwacji wylęgu jaj. Kiedy jaja nizinne były inkubowane na Wyżynie Tybetańskiej, wylęgalność była znacznie niższa niż wśród jaj tybetańskich. Z drugiej jednak strony jaja inkubowane w warunkach nizinnych – czyli warunkach życia kurzych przodków – nie różniły się ze względu na swoje pochodzenie.

Czyli kury, których przodkowie pochodzą z terenów nizinnych, mimo 1200 lat historii na Wyżynie Tybetańskiej, zachowały w sobie pamięć pierwotnych warunków. Zwierzętom dużo łatwiej jest się przystosować do środowiska, z którego pochodzi ich gatunek, niż zaadaptować do nieznanych warunków.

Adaptacja w nowym środowisku, a zmiany klimatu

To badanie stanowi duży wkład w rozważania dotyczące adaptacji organizmów do nowych warunków. Potwierdzono tym samym wcześniejsze przypuszczenia, że organizmy posiadają swoistą „pamięć” środowiska przodków. Ukazuje ciekawe zależności, jak następuje proces przystosowania się do zmiennego otoczenia w zależności od historii ewolucji gatunku. Jest to przyczynek do dalszych badań w kierunku poszukiwania miejsc pochodzenia różnych gatunków. Także przyczynia się do refleksji, jak może wyglądać dalsza ewolucja w dobie obecnych zmian klimatycznych.

Pełny opis badania znajduje się na stronie czasopisma Science Advanced