229 par chromosomów u jednego motyla

26 października 2025
Blog szalonych naukowców
Samce Polyommatus atlantica, Maroko, Alan Cassidy, za Wikimedia Commons, CC BY 3.0

Motyl z rodziny modraszkowatych Polyommatus atlantica ma największą ze wszystkich zwierząt liczbę chromosomów – donoszą uczeni w Current Biology.

Polyommatus atlantica to niepozorny motyl z rodziny modraszkowatych zamieszkujący góry Atlas w Afryce Północnej. Samce mają skrzydła niebieskie od góry, brązowe od spodu. U tego właśnie owada znaleziono największą wśród zwierząt liczbę chromosomów i największą niepoliploidalną liczbę chromosomów w ogóle: 229 par.

Przypomnę, że chromosomy to tworzące się przed podziałem komórki zagęszczenia DNA na białku, umożliwiające rozparcelowanie podwójnego materiału genetycznego po równo do obu powstających komórek potomnych. U człowieka występują ich 23 pary, w tym 22 pary tak zwanych autosomów i jedna chromosomów płciowych. Te ostatnie, oznaczane literami X i Y, decydują o płci, ale fundamentalne znaczenie w tej kwestii przypisują im jedynie fundamentaliści.

Wspomnianych par autosomów rzeczony motyl posiada 227. Posiada jeszcze chromosomy płciowe, dwie pary: W1 i W2 oraz Z1 i Z2.

Kariotypy o bardzo licznych chromosomach zazwyczaj wynikają z poliploidyzacji, czyli powielenia początkowo mniejszego zestawu chromosomów. Przykładowo pszenica rośnie znacznie wyżej od dzikich traw dzięki sześciu kompletom genów, a sukces ewolucyjny kręgowców wynika częściowo z dwóch kolejnych duplikacji całego genomu u zarania ich ewolucji.

Amplifikacje takie zostawiają jednak w genomie wyraźnie ślady, których nie znaleziono w kariotypie Polyommatus atlantica. Stwierdzono natomiast, że jego chromosomy są bardzo małe, liczą nieco ponad 2 miliony par zasad (jednostek budujących DNA). U człowieka największy chromosom 1 zawiera 245 milionów par zasad, najmniejszy chromosom 22 (tak, ponumerowano je od największego do najmniejszego) ponad 49 milionów. Wydaje się, że pierwotny genom motyli, liczący 31-32 pary chromosomów, musiał w trakcie ewolucji P. atlantica ulec setkom podziałów. Oszczędziły one wyłącznie chromosomy płci, powstałe w jeszcze bardziej zawiły sposób, poprzez kolejne rearanżacje starszych chromosomów płciowych i autosomów.

Abstrakt graficzny pracy Wright, C. J., Absolon, D., Gascoigne-Pees, M., Vila, R., Lawniczak, M. K., & Blaxter, M. (2025). Constraints on chromosome evolution revealed by the 229 chromosome pairs of the Atlas blue butterfly. Current Biology, 35(19), 4727-4742, CC BY 4.0. 

Takie zmiany zazwyczaj w ewolucji zachodzą dość rzadko i utrzymują się głównie w niewielkich populacjach. Człowieka i szympansa dzieli różnica jednej zaledwie pary chromosomów (najprawdopodobniej duży ludzki chromosom 2 powstał z dwóch mniejszych chromosomów małp człekokształtnych). O ile nic nie wskazuje na niewielkie populacje w ewolucji P. atlantica, badacze znaleźli pewną cechę genomu motyla, która może ułatwiać dzielenie się chromosomów.

Mianowicie i u nas, i u motyli chromosomy kończą się telomerami, nie kodującymi nic obszarami powtarzalnych sekwencji, u ludzi sześciu, u motyli tylko pięciu zasad azotowych. Chronią one chromosomy przed zniszczeniem podobnie jak supeł na końcu nici. Okazuje się, że podobne ugrupowania występują wielokrotnie również w środku motylich chromosomów. Wydaje się, że pęknięcie chromosomów w takim miejscu miałoby szanse się utrwalić, a powstałe nowe chromosomy byłyby częściowo chronione przez przypominające telomery końcówki.

Z drugiej strony miejsca pęknięć odpowiadają aktywnej transkrypcyjnie, a więc mniej zwartej euchromatynie (zwara heterochromatyna pewnie po prostu trudniej się łamie). Co więcej – kompleksy genów podlegające wspólnej regulacji zazwyczaj pozostawały razem. Z dziesięciu genów Hox dziewięć pozostało na jednym chromosomie. Inny układ homeoboksowy nie został w ogóle rozdzielony. Tym razem nie chodzi zapewne o fizyczną łatwość pęknięcia, ale o usuwanie przez dobór pęknięć uniemożliwiających wydajną regulację.

Pozostaje zagadką, czemu tak licznie zachodzący proces ominął chromosomy płciowe motyla. Może chodzi o determinację płci przez całe kompleksy genów, może o ich wzajemne sprzężenia, a może o znacznie bardziej skomplikowane niż w przypadku autosomów zachowanie chromosomów płciowych podczas mejotycznego podziału komórki.

Otwarte pozostaje także pytanie o ewolucyjną rolę tak licznych podziałów chromosomów. Z jednej strony wydaje się, że zwiększają one tempo ewolucji i różnorodność genetyczną. Z drugiej obserwuje się je głównie w liniach ewolucyjnie młodych. Wynikałoby stąd, że na dłuższą metę nie da się utrzymać tak wielu chromosomów w komórkach. Być może więc takie linie z czasem wymierają i Polyommatus atlantica także czeka ten smutny los.

Marcin Nowak

Bibliografia

Reklama