De la specie invazivă la stăpânii insulei: povestea șerpilor arboricoli bruni din Guam. foto: AI Invazia șarpelui arboricol brun (Boiga irregularis) pe insula Guam reprezintă unul dintre cele mai spectaculoase exemple de adaptare din lumea animală. Deși se estimează că întreaga populație actuală provine din cel mult zece exemplare ajunse accidental pe insulă după cel de-al Doilea Război Mondial, specia nu doar că a supraviețuit, ci s-a înmulțit exploziv, ajungând astăzi la aproximativ două milioane de indivizi. În mod normal, o populație fondată de atât de puține exemplare ar trebui să sufere din cauza consangvinizării, fenomen care reduce diversitatea genetică și limitează capacitatea unei specii de a se adapta la schimbările din mediu. În cazul șerpilor din Guam s-a întâmplat exact contrariul, iar un nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Buffalo (UB), în colaborare cu specialiști ai U.S. Geological Survey (USGS), explică de ce. Rezultatele, publicate în revista Science Advances, arată că acești șerpi ascund o formă de diversitate genetică pe care metodele clasice de analiză nu au putut-o identifica până acum. Invazia care a schimbat ecosistemul insulei Șerpii arboricoli bruni au ajuns cel mai probabil în Guam ascunși în transporturile de marfă militare sau comerciale. Lipsa prădătorilor naturali și abundența hranei le-au permis să se înmulțească rapid. În doar câteva decenii, reptilele au devastat fauna locală, consumând numeroase specii de păsări native și provocând dispariția locală a mai multora dintre acestea. Succesul lor biologic a fost însă greu de explicat, având în vedere baza genetică extrem de restrânsă din care au pornit, scrie earth.com. Citește și: Femeie mușcată de unul dintre cei mai veninoși șerpi din lume, după ce reptila s-a prins în lanțul bicicletei Tehnologia modernă a schimbat complet perspectiva Până acum, cercetătorii analizau diversitatea genetică urmărind modificările punctuale din ADN, adică schimbările unei singure baze azotate. Aceste variații sunt ușor de identificat, însă nu oferă imaginea completă asupra genomului. Noile tehnologii de secvențiere cu citire lungă permit însă observarea unor modificări mult mai ample, precum ștergerea, duplicarea sau mutarea unor segmente întregi de ADN. Aceste modificări sunt cunoscute drept variante structurale și pot influența funcționarea organismului într-o măsură mult mai mare decât simplele mutații punctuale. Levi Gray, cercetător postdoctoral la Universitatea din Buffalo și coordonatorul analizei, explică diferența printr-o comparație sugestivă. „Este ca și cum ai examina fragmente din două cărți literă cu literă, folosind o lupă, și ai crede că sunt identice, fără să realizezi că paragrafe întregi au fost mutate sau duplicate. Tehnologiile de secvențiere mai vechi nu ne permiteau să observăm cu ușurință faptul că o anumită secvență de ADN se poate afla într-o poziție complet diferită pe cromozom la un individ față de un altul”, a declarat Gray. Aproape 19.000 de modificări importante în ADN Pentru studiu, cercetătorii au realizat mai întâi un genom de referință folosind ADN-ul unei femele capturate pe Insula Cocos, situată în apropierea coastei sudice a insulei Guam. foto: earth.com Ulterior, au analizat genomul altor opt șerpi proveniți din populația principală a insulei. Rezultatele au fost surprinzătoare. Echipa a identificat aproape 19.000 de variante structurale, cele mai multe reprezentând inserții și deleții de segmente ADN. Deși analiza clasică sugera că șerpii au o diversitate genetică redusă, noile date au arătat că aceste modificări structurale afectează o porțiune a genomului de aproape opt ori mai mare decât variațiile descoperite prin metodele tradiționale. Mai mult, comparând cele două copii ale fiecărui cromozom din același individ, cercetătorii au constatat că variantele structurale influențează aproximativ de zece ori mai mult ADN decât modificările de tipul unei singure baze azotate. Citește și: Până la 900 de șerpi, inclusiv cobre veninoase, au scăpat dintr-o fermă după inundațiile din China. Un localnic a fost mușcat Genele pentru imunitate și miros par să fi fost cheia succesului Analiza a arătat că aceste modificări genetice nu sunt distribuite întâmplător. Ele apar cu precădere în regiunile ADN care controlează activitatea genelor și, mai ales, în gene implicate în funcționarea sistemului imunitar și în percepția mirosurilor. Printre acestea se numără și genele complexului major de histocompatibilitate (MHC), esențiale pentru recunoașterea bacteriilor, virusurilor și altor agenți patogeni. Diversitatea acestor gene este considerată extrem de importantă pentru supraviețuirea unei specii, deoarece permite organismului să răspundă eficient unui număr mai mare de boli. Trevor Krabbenhoft, conferențiar la Universitatea din Buffalo și autorul coordonator al studiului, spune că imaginea genetică a speciei trebuie reevaluată. „Este posibil ca șarpele brun de copac să nu prezinte o diversitate extraordinară, însă deține surse importante de diversitate genetică ce au fost subestimate”, a afirmat Krabbenhoft. Simțul mirosului ar putea influența și reproducerea O altă descoperire importantă privește genele responsabile de miros. La numeroase specii, animalele aleg partenerii după semnale olfactive, preferând indivizi cu gene imunitare diferite pentru ca urmașii să beneficieze de un patrimoniu genetic mai variat. Șerpii arboricoli bruni folosesc intens mirosul în timpul vânătorii, analizând particulele din aer cu ajutorul limbii bifurcate. foto: wikipedia Cercetătorii cred că același mecanism ar putea influența și alegerea partenerilor sau recunoașterea altor indivizi din aceeași specie. Levi Gray spune că acest lucru ar putea explica și un comportament neobișnuit observat în Guam. „Simțul mirosului crescut al șerpilor le poate permite să se recunoască unul pe altul ca ceva mai mult decât frați – mai ales având în vedere nivelurile ridicate de consangvinizare – decât ca pradă”, a explicat cercetătorul. Consangvinizarea este foarte ridicată, dar populația continuă să prospere Analizele genetice confirmă faptul că populația din Guam este puternic afectată de consangvinizare. În medie, aproape jumătate din genomul fiecărui șarpe – aproximativ 49,2% – este format din regiuni lungi fără variații genetice, un indicator clar al reproducerii între indivizi înrudiți. Modelele genetice arată că în perioada invaziei numărul efectiv al exemplarelor reproducătoare era sub 1.000, deși în prezent populația este estimată la milioane de șerpi. Nivelul de consangvinizare este comparabil cu cel întâlnit la specii rare și amenințate, precum șarpele cu clopoței Sistrurus catenatus, însă, spre deosebire de acestea, șerpii arboricoli bruni continuă să se dezvolte fără probleme. O întrebare rămâne fără răspuns Cercetătorii nu pot spune încă dacă această diversitate structurală exista înainte ca șerpii să ajungă în Guam sau dacă o parte dintre modificări au apărut ulterior, în timpul expansiunii populației. Levi Gray afirmă că răspunsul va veni doar prin compararea genomului șerpilor din Guam cu cel al populațiilor din arealul lor natural. „Este posibil ca o parte din această diversitate să fi apărut după invazie? Este posibil, dar ar trebui să secvențiem genomul unor șerpi din populațiile native pentru a ști cu certitudine”, a precizat acesta. Descoperirea ar putea schimba modul în care sunt evaluate speciile amenințate Autorii studiului consideră că rezultatele au implicații care depășesc cazul șerpilor din Guam. Până acum, starea genetică a unei populații era evaluată în principal după variațiile de la nivelul unei singure baze din ADN. Noua cercetare sugerează însă că multe specii pot ascunde o diversitate genetică mult mai mare, greu de observat prin metodele clasice. Christopher Osborne, primul autor al studiului și în prezent biolog acvatic la Universitatea de Stat din New York, consideră că această perspectivă ar putea schimba strategiile de conservare. „Este posibil ca speciile pe cale de dispariție să aibă o flexibilitate genetică mai mare decât realizăm. În prezent, înțelegem mai bine sursele subestimate de diversitate genetică, ce ar putea explica modul în care unele specii afectate de consangvinizare reușesc totuși să răspundă la schimbările din mediul înconjurător”, a concluzionat Osborne.