Wetenschap
Chinese fruitvlieggenomen onthullen mondiale migraties en herhaalde evolutie
Fruitvliegjes (Drosophila melanogaster), die mensen onbedoeld over de hele wereld hebben verspreid, arriveerden ongeveer 4000 jaar geleden in China, volgens een nieuwe populatiegenomicsstudie die bijdraagt aan ons begrip van de mondiale migratie, demografie, genenstroom en aanpassingen van het insect. /P>
De onderzoekers ontdekten dat Chinese fruitvliegpopulaties genetisch geïsoleerd zijn, waarbij dat isolement de eeuwenoude cultuur van China en de relatief gesloten samenleving met beperkte handel met Azië en Europa gedurende vele eeuwen weerspiegelt. Door deze isolatie konden de auteurs ook zien of vergelijkbare evolutionaire druk resulteerde in vergelijkbare genetische veranderingen, een test voor de herhaalbaarheid van de evolutie.
"Het verbazingwekkende verhaal over Drosophila melanogaster is dat hun genetische verschillen tussen populaties een weerspiegeling zijn van hoe mensen zich verspreiden, van oorsprong in Afrika, gevolgd door migratie uit Afrika, maar het is veel recenter", zegt Andrew Clark, Jacob Gould Schurman hoogleraar Populatiegenetica. aan de Hogeschool voor Kunsten en Wetenschappen. Clark is co-corresponderend auteur van de studie die op 17 april is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances . Jian Lu, hoogleraar evolutionaire biologie aan de Universiteit van Peking, China, en voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Clark, is de andere corresponderende auteur.
De auteurs combineerden hun eigen resultaten met die van eerdere studies en stellen voor dat D. melanogaster zijn oorsprong vond in zuidelijk Afrika en ongeveer 9.000 jaar geleden uit Noord-Afrika migreerde. Van daaruit breidden de vliegen zich uit naar Oost-Azië en China (~2,8-4,4 duizend jaar geleden), naar Europa (~1,8 duizend jaar geleden), en meest recentelijk naar Noord-Amerika (slechts ~150 jaar geleden) en Australië (~100 jaar geleden). geleden).
De vliegen zijn een menselijke commensaal:een organisme dat profiteert van een associatie met een ander organisme dat noch voordeel noch schade oplevert. Ze gedijen van rottend fruit in boomgaarden en wijngaarden.
"Mensen maakten ongeveer 80.000 jaar geleden de trek uit Afrika, maar de landbouwproductie van fruit begon minder dan 10.000 jaar geleden", zei Clark. "Het is echt moderne mensenhandel die heeft bijgedragen aan de verspreiding van vliegen over de hele wereld."
In het onderzoek hebben de onderzoekers de genomen van 292 D. melanogaster-stammen uit verschillende omgevingen in China gesequenced en geanalyseerd samen met eerder gepubliceerde genoomsequenties. Ze ontdekten dat de soorten uit China een unieke afstammingsgroep vertegenwoordigden, met merkbare differentiatie tussen subpopulaties binnen China. Het artikel verduidelijkte de omvang en duur van het isolement van de Chinese bevolking, een resultaat waar alleen in eerdere onderzoeken op werd gezinspeeld.
Dankzij de genomische gegevens van de wereldbevolking konden de onderzoekers een computermodel ontwikkelen om de tijdstippen te schatten waarop D. melanogaster op elk continent aankwam, en om af te leiden hoe genetische veranderingen, die samenklonteren in de genomen van nauw verwante stammen, overeenkomen met geografische bewegingen. P>
D. melanogaster is een modelorganisme dat veel door onderzoekers wordt gebruikt om fundamentele processen van ontwikkeling en genregulatie te bestuderen, evenals de genetische basis van aanpassing aan de omgeving. In het onderzoek identificeerden Clark, Lu en collega's genetische veranderingen als reactie op insecticiden.
"Als mensen insecticiden toepassen, legt dat een enorme druk op een populatie, en veel insecten ontwikkelen relatief snel resistentie", zei Clark. Deze veranderingen zijn vaak genetisch vrij eenvoudig, zegt Clark, waarbij slechts een paar genen betrokken zijn die een groot effect hebben, in tegenstelling tot complexe eigenschappen waarbij honderden genen betrokken kunnen zijn.
De aanpassingen die plaatsvonden in de Chinese populaties waren onafhankelijk van andere geografische populaties en vonden plaats als unieke mutaties in dezelfde genen die worden aangetroffen in andere populaties die resistentie tegen insecticiden hebben ontwikkeld. "Het is een mooi voorbeeld van een natuurlijke herhaalde evolutieproef met feitelijk dezelfde uitkomst", zei Clark.