Magyar evolúciókutató irányításával tárták fel az állatok és a gombák evolúciós kapcsolatát.

Szöllősi Gergely, az ELKH Ökológiai Kutatóközpont (ÖK) Evolúciótudományi Intézet és az MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomikai Kutatócsoport kutatója részvételével zajlott az a számítógépes evolúcióbiológiai kutatás, amelynek segítségével jobban megérthetjük a komplex többsejtűség párhuzamos kialakulását a gombák és az állatok között. Bár az állatok és a gombák között látszólag hatalmas különbségek vannak, és a gombákat sokan hasonlítják a növényekhez, filogenetikai eredmények alapján a két élőlénycsoport sokkal közelebb áll egymáshoz, mint bármelyikük a növényekhez. Akkor mégis milyen az állatok és gombák evolúciós kapcsolata?

A korai molekuláris filogenetikai kutatások talán legnagyobb meglepetése az volt, hogy dacára a döbbenetes testfelépítési, élettani és egyéb különbségeiknek, valójában nagyon is közel állnak egymáshoz a soksejtű állatok és a gombák.

„Számítógépes evolúcióbiológiával foglalkozunk, konkrétan a gének történetét rekonstruáljuk a fajfa mentén – mondja Szöllősi Gergely. – Ebbe a kutatásba kapcsolódott be Eduard Ocaña-Pallarès, aki Barcelonából érkezett, ahol négy, a törzsfejlődés nagyon fontos mérföldkövét képviselő egysejtű élőlény genomját szekvenálta meg, és ezek adatait így fel tudtuk használni a korábbiaknál pontosabb génfák felrajzolásában.”

A genetikai hasonlóságok miatt ma már a soksejtű állatokat és a gombákat egy nagy leszármazási „szupercsoportba”, az Opisthokontába sorolják.

Kevéssé ismert viszont, hogy e csoport közös ősét követően hogyan zajlott az állatok és a gombák, mára drámai különbségeket eredményező, evolúciója. A kutatás segítségével a törzsfejlődés e szakaszába pillanthatunk be az állatok és a gombák génevolúciós pályáinak felrajzolása révén. Valószínűsíthető, hogy a soksejtű állatok csak azután jelentek meg, hogy az őseik fokozatosan „összegyűjtötték” az eredményes soksejtűséghez szükséges géneket. Ez a folyamat tehát már a soksejtű állatok egysejtű ősében is elkezdődött, és a gének számának növekedésével járt.

Ezzel szemben a mai gombák ősei ellentétes evolúciós utat jártak be: fokozatosan géneket veszítettek. A gombáknak több génje kapcsolatos az anyagcserével, mint az állatoknak. Illetve az előbbi csoport kevésbé távolodott el az Opisthokonta közös őstől, mint az utóbbi. De az evolúciókutatók más fontos különbségeket is feltártak a két csoport génevolúciójában. Az állatok génjei főként géntöbbszöröződéssel sokasodtak. A gombák viszont több gént nyertek úgynevezett horizontális géntranszfer – amikor nem közeli rokon fajok között történik génáramlás – segítségével. Főként a protisztáknak nevezett egysejtűektől és a baktériumoktól. Ezek az eredmények megerősítették azt a régi feltételezést, miszerint az állatok leszármazási vonalán kevésbé jelentős a horizontális géntranszfer szerepe. Ennek oka, hogy náluk a szaporodásban szerepet játszó sejtek, azaz a csíravonal már korán elkülönül a testi sejtektől.

A számítógépes modellben elemzett teljes adathalmaz sok, összesen 1.463.920 fehérjeszekvenciát tartalmazott, amelyek 83 eukarióta (valódi sejtmagvas) fajtól származtak.

Ezek közül 59 tartozott az Opisthokontába, és 24 más eukarióta csoportokba. E fehérjeszekvenciákat csoportosították hasonlóságuk és leszármazási kapcsolataik szerint, és az így létrehozott génfát vetették össze a fajfával. Gépi tanulásos eljárással csoportokra osztották a géneket (aminosavszekvenciákat) funkcionális kategóriába tartozásuk szerint és az alapján, hogy azok inkább gombákra vagy állatokra jellemző gének-e. Majd mintázatokat kerestek a gének evolúciójában. Az derült ki, hogy a gombák és az állatok közös őse után – bár még sokáig egysejtűek maradtak a szervezetek, és a soksejtűség egymástól függetlenül jelent meg – már egészen korán elkezdődött a két csoportra történő fokozatos szétválás.

Az állatok leszármazási vonalán az látható, hogy növekszik a gének, valamint a géncsaládokban szereplő másolatok száma, továbbá a genom mérete is. (Az evolúció a komplexebb génrepertoár felé tartott.) Ehhez képest a gombáknál más történt. Ott az evolúció inkább a genomredukció irányába haladt. Szinte minden funkcionális kategóriában csökkent a gének száma, miközben a metabolikus (anyagcsere) génekben innováció történt. Ezt részben a horizontális géntranszfer alapozta meg. Ez nem is csoda, hiszen a gombáknak itt át kellett térniük a más sejteket bekebelező, azaz fagocita életmódról a tápanyagot a környezetből passzívan felvevő, azaz ozmotróf táplálkozásra.

Az élővilág korai evolúciójának legfontosabb eseményeivel kapcsolatos ismereteink nagyon hiányosak. Ezért is érdekes az állatok és gombák evolúciós kapcsolata.

Azonban a legmodernebb genomikai és számítógépes modellezőeljárások lépésről lépésre közelebb vihetnek bennünket a ma ismert élőlénycsoportok evolúciós eredetéhez és e folyamatok genetikai mozgatórugóinak megértéséhez. Az állatok és gombák evolúciós kapcsolata, illetve ennek feltárása is egy ilyen lépés volt.