Azonos evolúciós genetikai folyamatok vezettek a monogámiához
Miért van az, hogy néhány állatfaj egyedei elkötelezettek a párjuk felé, míg mások nem?
Nyílméregbékák. Sok nem-monogám állatfajnál a nőstények végzik kizárólag vagy többségében az utódok gondozását. A monogám fajoknál az utódgondozást a pár gyakran megosztva végzi. Ezeknél a békáknál az utódgondozás része az ebihalak egyesével történő átszállítása kikelést követően kisebb pocsolyákba. A nem-monogám eperbékánál (Oophaga pumilio, balra) az anyák végzik ezt a feladatot, azonban a monogám utánzó nyílméregbékánál (Ranitomeya imitator, jobbra) az apáknak jut ez a szerep. Fénykép: Yusan Yan és James Tumulty.
A Texasi Egyetem (Austin, USA) kutatói által vezetett nemzetközi kutatócsoport, amelynek amerikai és brit mellett magyar kutatók, többek között Pogány Ákos, a TTK Etológia Tanszékének adjunktusa is tagja volt, tíz gerinces fajt vizsgált. A monogámiához vezető evolúciós genetikai folyamatokat vizsgáló tanulmány a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban jelent meg.
A publikált eredményeik alapján a kutatók arra következtetésre jutottak, hogy az evolúció egyfajta univerzális formulát használt a kezdetben nem-monogám fajok monogámmá válásakor bizonyos gének aktivitásának növelésével, mások csökkentésével az agyban.
A tanulmányunk 450 millió évnyi evolúciót ölel át, az azóta történteket, hogy a vizsgált fajoknak a közös őse élt
– mondta Rebecca Young, az austini Texasi Egyetem Integratív Biológia Tanszékének tudományos munkatársa, a tanulmány első szerzője.
A kutatók úgy definiálták a monogámiát, hogy egyetlen párral történő párkapcsolat, amely legalább egy párzási időszakon át fennmarad. Az utódok felnevelésével kapcsolatos munka legalább egy része megosztott, mint ahogy a ragadozóktól és más veszedelmektől való védelem is. A kutatók e definíció alapján akkor is monogámnak tekintettek egy állatfajt, ha a pár tagjai alkalmanként más egyedekkel is párzanak.
A monogámia receptje. Az evolúció egyfajta univerzális formulát használt legalább öt alkalommal az elmúlt 450 millió évben az állatok monogámmá változtatásához. Ezt bizonyos gének aktivitásának megnövelését (piros), míg mások lecsökkentését (kék) jelenti az agyban. A kutatók öt közelrokon fajpárt vizsgáltak, köztük négy emlőst, két madarat, két békát és két halat. Minden fajpárnál egy monogám és egy nem-monogám fajból állt össze. A kutatók 24 gént azonosítottak, amelyek hasonló génexpressziós mintázatot mutattak a monogám fajok hímjeiben. Ábra: Texasi Egyetem (Austin, USA).
A kutatók öt, közeli rokon fajpárt vizsgáltak, köztük négy emlős, két madár, két béka és két halfajt, melyeket úgy válogatták össze, hogy egyik monogám, míg a másik nem-monogám legyen. A kiválasztott öt pár egymástól független öt olyan alkalmat jelöl, amikor a gerincesek evolúciója során a monogámia megjelent, mint például amikor a nem-monogám hegyi pocok és közeli rokona, a monogám mezei pocok két különálló fajjá vált szét.
A kutatók mind a tíz vizsgált faj hím egyedeinek agyában összehasonlították a génexpressziót, így azonosítani tudták a monogámia kialakulását jelentő evolúciós átmenethez köthető változásokat. A monogám viselkedés összetettsége ellenére azt találták, hogy minden alkalommal ugyanazok a génexpressziós változások zajlottak le. A tanulmány betekintést abba is betekintést nyújt, amikor összetett szociális viselkedések nyilvánulnak meg az agyban kifejeződő gének által.
A most közölt publikáció egyik fő újdonsága, hogy az a vizsgált több száz millió éves periódusával jóval hosszabb evolúciós időszakot ölel át, mint a korábbi tanulmányok, amelyek új jellegek kialakulása során egymástól legfeljebb tízmillió év által elválasztott állatfajokat vizsgáltak.
Nem számítottunk rá, hogy 450 millió év során ilyen összetett viselkedést érintő evolúciós átmenetek pontosan ugyanúgy történtek minden alkalommal
– mondta Young.
A kutatók a tíz faj három-három egyedéből szövetmintákat gyűjtöttek, majd a génaktivitást RNS-szekvenálás segítségével vizsgálták. A génaktivitási mintázatok fajok közötti eltéréseinek detektálásához bioinformatikai szoftvert és egy szuperszámítógépet is használtak. Az egymástól távoli rokonságban álló fajok – pl. a halak és emlősök – génjeinek szekvencia-hasonlóságon alapuló csoportosításával a kutatócsoport sikeresen azonosította a közös evolúciós formulát, amely hosszú párkapcsolathoz és szülői együttműködéshez vezetett az öt monogám fajnál.
A cikk további Texasi Egyetemen dolgozó szerzői Hans Hofmann és Steven Phelps professzorok. A más intézetekhez köthető társszerzők: Michael Ferkin (University of Memphis), Nina Ockendon-Powell (University of Bristol), Veronica Orr (University of California, Davis), Pogány Ákos (Eötvös Loránd Tudományegyetem), Corinne Richards-Zawacki (University of Pittsburgh), Kyle Summers (East Carolina University), Székely Tamás (University of Bath), Brian Trainor (University of California, Davis), Araxi Urrutia (University of Bath és Universidad Nacional Autónoma de México), Zachar Gergely (Semmelweis Egyetem) és Lauren O'Connell, egy volt Texasi Egyetemi hallgató (Stanford University).
A kutatást az Alfred P. Sloan Alapítvány, a National Science Foundation, a National Institutes of Health és a Magyar Tudományos Akadémia Bolyai János Kutatási Ösztöndíja támogatta.
