Vetenskapsområdet för teknik och naturvetenskap

Fågelgenom innehåller “fossil” av parasiter

2016-04-21

Forskarna hittade “DNA-fossil” som kommit från parasitiska rundmaskar i sju fågelgrupper (medsols från botten): kolibrier, näshornsfåglar, manakiner, tinamofåglar, trogoner, mesiter och papegojor.

Under sällsynta omständigheter kan DNA hoppa från en art till en annan. Om DNA från en parasit hoppar till dess värd kan detta lämna spår som kan hittas miljontals år senare som en sorts “DNA-fossil”. En forskargrupp ledd från Uppsala universitet har nu upptäckt en ny typ av så kallade transposoner som kan hittas i genomet hos vissa fågelarter och rundmaskar. Studien publiceras i Nature Communications.

Alexander Suh, forskare vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitet är expert på små bitar av DNA som kan hoppa inom och mellan genom; så kallade transposoner. Tillsammans med forskare från elva vetenskapliga institutioner i fem länder har han upptäckt en ny typ av transposoner som kan hittas i genomet hos vissa fågelarter, men inte andra.

Genom att söka i DNA-databaser har forskarna upptäckt att de enda andra djur som bär på dessa transposoner är rundmaskar, vilka lever som parasiter på människor och andra däggdjur.

- Upptäckten var så förvånade att vi först var alldeles mållösa, säger Alexander Suh.

Utifrån en jämförelse av DNA-sekvensen hos enskilda transposoner har Alexander Suh tillsammans med sina kollegor visat att DNA har överförts från rundmaskar till fåglar i två vågor som svept genom de flesta tropiska regioner, bland annat på så avlägsna platser som Madagaskar. Fågelarterna som bär på dessa DNA-sekvenser innefattar karismatiska grupper som papegojor, kolibrier och manakiner.

Det är känt att vissa mänskliga sjukdomar, som exempelvis fågelinfluensa och HIV/AIDS, har hoppat till vår art från andra värddjur. Epidemiologer har först nyligen börjat inse hur viktiga dessa så kallade zoonoser är. Det finns dock många andra mänskliga sjukdomar vars ursprungliga värddjur fortfarande är okända. Bland dessa finns lymfatisk filariasis och loiasis, två allvarliga tropiska sjukdomar som orsakas av rundmaskar och sprids via myggor och bromsar. Den här studien visar att dessa parasiter, som idag angriper människor, istället angrep fåglar så sent som för 25-17 miljoner år sedan. De angrep troligtvis inte däggdjur under perioden då transposonerna aktivt hoppade från en art till en annan, eftersom det inte finns spår av dessa i några däggdjursgenom. Spåren i fågelgenomen visar att parasiterna måste ha varit vitt spridda, eftersom de infekterade en mängd olika fågelgrupper i alla större tropiska regioner, även de som var isolerade från varandra vid denna tidpunkt.

Genomsekvensering fortsätter att leverera nya överraskningar om evolutionshistorien. Jämförelser av genom kan inte bara visa på släktförhållanden utan också interaktioner mellan specifika parasiter och värdar som lämnat permanenta spår i genomen i form av transposoner som har hoppat från en art till en annan. Utifrån detta första exempel på fenomenet i fåglar och rundmaskar har forskarna sett att en typ av parasiter som är ett allvarligt problem idag en gång bytte värd från fåglar till däggdjur, en process som är alltför välbekant för dagens epidemiologer.

Referens:
Suh, A., Witt, C. C., Menger, J., Sadanandan, K. R., Podsiadlowski, L., Gerth, M., Weigert, A., McGuire, J. A., Mudge, J., Edwards, S. V., Rheindt, F. E. 2016. Ancient horizontal transfers of retrotransposons between birds and ancestors of human pathogenic nematodes. Nature Communications 7: 11396. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms11396