Dodano: 08 luty 2018r.

Atak klonów. Zmutowane raki z Niemiec zagrażają naturalnym ekosystemom

Rak marmurkowaty pierwszy raz został dostrzeżony u niemieckich akwarystów w latach 90. Stworzenie to zmutowało, w jakiś sposób wydostało się na wolność i po cichu rozpoczęło globalną inwazję. W ciągu dwóch dekad klony żarłocznego zwierzęcia rozprzestrzeniły się w Europie i Afryce, niszcząc ekosystemy i zagrażając rodzimym gatunkom.

Historia tego dziesięcionogiego zwierzęcia przypomina scenariusz filmu science-fiction. Jest w niej mutacja, klonowanie, ucieczka na wolność i szybkie opanowywanie nowych siedlisk na Ziemi, prowadzące do wymierania rodzimych gatunków. Z mutantem walczy już Unia Europejska, inwazji starają się zapobiec także Stany Zjednoczone. Dzięki naukowcom możliwy wydaje się też „happy end”. Badania opublikowane na początku lutego w czasopiśmie „Nature Ecology & Evolution”, sugerują, że dzięki genomowi tych zwierząt lepiej zrozumiemy mechanizmy powstawania nowotworów w ciele człowieka.

Rak marmurkowaty (procambarus fallax, forma virginalis) to unikatowy gatunek, który w latach 90-tych ubiegłego wieku opanował zdolność do reprodukcji poprzez partenogenezę. Populacja tego słodkowodnego raka nie posiada samców. Rozmnażają się wyłącznie samice. Genetycznie wszystkie osobniki tego gatunku to… klony.

Historia rozwoju nowego gatunku zaczęła się w Niemczech w latach 90-tych ubiegłego wieku. Do domów akwarystów trafiły raki marmurkowe (procambarux fallax) sprowadzone m.in. z Florydy. Wyniki najnowszych badań sugerują, że wydarzyła się wtedy rzecz niespotykana. Doszło do mutacji genetycznej, dzięki której osobniki żeńskie zyskały zdolność do partenogenezy, czyli rozmnażania bez konieczności udziału samca.

Poznanie genomu nowego gatunku wykazało, że mutacja nastąpiła poprzez połączenie osobnika procambarus fallax i innego raka bagiennego, pochodzącego z innego regionu świata. Stąd wniosek, że do mutacji doszło w jednym z niemieckich domów lub sklepów, w akwarium. - Tak odmienne genetycznie osobniki nie spotkałyby się w środowisku naturalnym - przekonuje Frank Lyko, genetyk molekularny koordynujący badania.

Badania wykazały, że zmutowane osobniki (procambarux virginalis) posiadają trzy zestawy po 92 chromosomy każdy (AA,B). W przypadku zwykłego rozmnażania samica (AA) i samiec (BB) przekazują po jednym zestawie chromosomów swoim potomkom (A,B). W przypadku formy virginalis tak się jednak nie stało. Jeden z osobników przekazał swojemu potomkowi cały swój genom (AA). Drugi połowę (B). W efekcie powstała hybryda (AA,B) zdolna do samodzielnego reprodukowania się. Naukowcy potwierdzili, że wszystkie zmutowane osobniki z całego świata są… swoimi klonami.

Nie wiadomo w jaki sposób zmutowany rak przedostał się do środowiska naturalnego w Niemczech. Wszystko wskazuje na to, że mniej więcej w 1995 roku, na wolność wypuścili go nieświadomi zagrożenia ludzie. W ten sposób rak trafił do niemieckich rzek i rozpoczęła się jego trwająca do dziś ekspansja na świat. Przypadki występowania procambarus virginalis udokumentowano w Niemczech, Czechach, Holandii, Szwecji, we Włoszech, na Słowacji, Ukrainie, Węgrzech, Madagaskarze i Japonii. Istnieje bardzo wysokie prawdopodobieństwo, że rak ten występuje także w Polsce.

Ekspansja formy virginalis nie jest jednak niczym dobrym. Charakteryzuje go wszystkożerność - zjada zgniłe liście, ryby, owady i inne skorupiaki. Z kolei zdolności reprodukcyjne sprawiają, że opanowuje on nowe siedliska powoli wypierając inne gatunki raków i zagrażając naturalnemu rozwojowi ekosystemów. Szczególnie zła sytuacja jest na Madagaskarze, gdzie z powodu pojawienia się zmutowanych stworzeń zagrożonych jest siedem gatunków raków, występujących jedynie na tej afrykańskiej wyspie.

Władze podjęły się walki z rakami. Unia Europejska wprowadziła przepisy, które zakazują handlu, transportu, sprowadzania i przechowywania formy virginalis.. Podobne obostrzenia występują też w niektórych stanach USA. Wszystko z obawy przed niszczeniem naturalnych ekosystemów przez ten wysoce inwazyjny gatunek.

Nie wiadomo, czy uda się powstrzymać ekspansję raków marmurkowatych. Jednak podczas badań naukowcom przyświecał także inny cel: walka z nowotworami. – Inwazyjna ekspansja tego raka, jest w wielu miejscach analogiczna do rozprzestrzeniania się aseksualnych komórek nowotworowych w ciele nosiciela – mówi genetyk Jean-François Flot z Wolnego Uniwersytetu w Brukseli.

Frank Lyko zainteresował się gatunkiem, ponieważ dostrzegł analogię między partenogenezą raków i samorodnym klonowaniem się komórek, powodujących nowotwory w ciele człowieka. Lyko i jego zespół chcieli odkryć geny odpowiadające za ten mechanizm u raków, aby lepiej zrozumieć przyczyny powstawania nowotworów. Wyniki mogą w przyszłości pomóc w zatrzymaniu tych chorób u ludzi. Dzięki opisaniu kodu genetycznego raków możliwe będą teraz dalsze badania porównawcze.

Zespół doszedł również do innego zaskakującego wniosku. Naukowcy do tej pory byli zdania, że klony ze względu na brak możliwości mutacji nie potrafią przystosowywać się do zmiennych warunków środowiskowych przez co gorzej radzą sobie w środowisku naturalnym i w konsekwencji skazane ą na wymarcie. Jednak w przypadku procambarus virginalis założenia te okazały się błędne. Klony świetnie radzą sobie w różnych środowiskach, mniej i bardziej zanieczyszczonych rzekach, różnych temperaturach, w wodzie o różnym stopniu zasolenia i zakwaszenia.

Naukowcy przypuszczają, że kluczem do tak dobrego przystosowania raków, może być potrójna sekwencja chromosomów. Dzięki zwiększonym możliwościom reprodukcyjnym podobne gatunki mogą szybciej i łatwiej rozprzestrzeniać się w świecie. Trzeci zestaw chromosomów może więc ułatwiać przystosowanie się zwierząt do środowiska naturalnego.

Tylko jeden osobnik rodzaju virginalis może stworzyć zupełnie nową populację na niezasiedlonym dotąd terytorium. Warto się zastanowić nad globalnymi implikacjami takiego stanu rzeczy. Szczególnie, że niezwykłe właściwości raków powstały w czyimś akwarium.


Źródło: Nature, Science, fot. German Cancer Research Center/ Ranja Andriantsoa