Poniedziałkowe roztocze: ewolucja ludzkich roztoczy (masz je!)

Zanim przejdziemy do nowego artykułu o D. folliculorum, powiem, że interesowało mnie zobaczenie, czy te dwa zamieszkujące nasze włosy gatunki są gatunkami siostrzanymi: czy są wzajemnie swoimi najbliższymi krewnymi. Sugerowałoby to, ponieważ te gatunki występują tylko na ludziach, że rozdzieliły się na naszych ciałach, tj. są przykładem specjacji sympatrycznej (specjacji na tym samym małym obszarze bez potrzeby barier geograficznych, czyli gatunki tworzą się, kiedy nadal wymieniają geny). Jest możliwe, że są to gatunki siostrzane, ale rozdzieliły się allopatrycznie (w izolacji geograficznej), z wspólnym przodkiem, który ewoluował w D. folliculorum w jednej części świata, a w D. brevis w innej, a potem zamieszkały wspólnie na tych samych ludziach, kiedy izolowane populacje ludzkie zetknęły się i wymieniły gatunkami nużeńców.

Ale nie tak to się zdarzyło. Nasze nużeńce nie są gatunkami siostrzanymi, jak pokazuje filogeneza poniżej. Najbliższymi krewnymi D. folliculorum sa dwa gatunki, które zamieszkują mulaki biało ogonowe i myszy (D. musculi). Dalej spokrewniony gatunek zamieszkuje psy, a D. brevis jest jeszcze dalszym krewnym:

Te dwa gatunki nie rozdzieliły się więc na ciele ludzkim, ale są wynikiem dwóch różnych inwazji odrębnych gatunków z innych zwierząt. Często znajduje się to u pasożytów – pokrewne gatunki na jednym gospodarzu niemal nigdy nie są gatunkami siostrzanymi – co wspiera koncepcję, że specjacja u pasożytów wymaga zazwyczaj jakiegoś rodzaju oddzielenia geograficznego (tj. specjacja na innych gospodarzach, którzy praktycznie stanowią izolowane „wyspy”). Patrz rozdział 4 w Speciation, Coyne i Orr, gdzie jest szczegółowe omówienie tej kwestii.

Ale to są moje komentarze; przejdźmy do nowego artykułu o D. follicularum, opublikowanego przez Michaela Palopoli i współpracowników w „Proceedings of the National Academy 0f Sciences (USA)”. Odnośnik znajduje się poniżej.

Ponieważ “pasożyt” (można na to patrzeć jako na komensalizm, nie zaś pasożytnictwo, bo rzadko czyni nam krzywdę) jest obligatoryjnym rezydentem na ciałach ludzi, Palopoli i in. chcieli zobaczyć, jak jego ewolucja odpowiadała ewolucji ludzkich gospodarzy. Wzięli więc próbki D. folliculorum od 70 ludzi rozrzuconych po całym świeci (poza Ameryką Północną) i przyjrzeli się ewolucyjnemu pokrewieństwu między nużeńcami przez zsekwencjonowanie ich mitochondrialnego DNA. Tutaj widać jak gromadzą się w oparciu o pochodzenie geograficzne i pokrewieństwo ewolucyjne; kolory segmentów pokazują, skąd są gospodarze (klucz na górze), a ich pokrewieństwo ewolucyjne jest na „drzewie” wewnątrz koła:

Co to pokazuje? Po pierwsze, są cztery “klady” lub ewolucyjnie związane grupy, oznaczone A-D na diagramie. Po drugie, te klady ogólnie grupują się zgodnie z pochodzeniem geograficznym (na przykład A i B pochodzą, odpowiednio, z Afryki i z Azji, C są głównie afrykańskie, a D głównie europejskie); proszę jednak zauważyć istnienie zmienności na każdym obszarze geograficznym, jak pokazuje mapa poniżej:

Pokazuje to, że ogólnie rzecz biorąc te nużeńce wyewoluowały w izolacji geograficznej, jak można było oczekiwać, jeśli mają dość pradawne pochodzenie i ko-ewoluowały z ludźmi, kiedy ci migrowali po całym globie.

Pokazuje również, że nużeńce prawdopodobnie wskoczyły na ludzi w Afryce, bo tam są najbardziej zróżnicowane genetycznie, a więc prawdopodobnie najstarsze. Kiedy ludzie wyruszyli z Afryki na podbój reszty planety, genetyczne zróżnicowanie zmalało. Ma to sens, bo tylko ograniczona liczba ludzi opuściła Afrykę około 60 tysięcy lat temu; ergo, ograniczona próbka ich nużeńców poszła razem z nimi.

Jest tu jednak wyjątek: mieszkańcy Ameryki Łacińskiej mają genetycznie zróżnicowane nużeńce – niemal równie zróżnicowane jak Afrykanie. Ma to jednak sens, bo Ameryka Łacińska ma mieszankę ludzi różnego pochodzenia: Europejczyków, Afrykanów (w większości przywiezionych jako niewolników) i rdzennych Amerykanów. Podejrzewam, że gdyby badali USA, także znaleźliby zróżnicowaną mieszankę, choć nie tak zróżnicowaną jak Ameryka Łacińska (mamy mniej rdzennych Amerykanów).

Jest jeszcze kilka innych ciekawych wyników. Nużeńce są stabilne na poszczególnych ludziach przez długie okresy czasu, jak to stwierdzono pobierając próbki od tych samych ludzi przez kilka lat. To także ma sens, bo rozmnażają się na naszych ciałach. Także kiedy człowiek przemieszcza się miedzy kontynentami, powiedzmy, ktoś urodzony w Afryce przenosi się do USA, genotyp nużeńców pozostaje stabilny: tacy ludzie mają nużeńce z DNA znajdowanym tylko w Afryce. (Alternatywną hipotezą jest to, że różne grupy etniczne narzucają różne naciski selekcyjne na swoje nużeńce, a więc bliska i trwała zgodność między nużeńcami a genotypami ludzkimi może odzwierciedlać dobór naturalny jak również historię ewolucyjną.)

Tezę, że nie ma wielkiego przemieszczania się między różnymi ludźmi, popiera jednak spojrzenie na DNA nużeńców w rodzinach ludzkich. Autorzy odkryli, że genotypy nużeńców były często takie same u członków rodziny, ale rzadko między etnicznie podobnymi ludźmi z różnych rodzin. To także ma sens, bo ludzie w tej samej rodzinie mają dużo więcej bliskich kontaktów niż ludzie z różnych rodzin.

Jak dawno nastąpiło rozejście się między różnymi genetycznie nużeńcami D. folliculorum? Używając „zegara molekularnego” (tj. ilość różnic DNA w połączeniu z chwiejnym założeniem, że u tych roztoczy DNA rozchodzi się w tym samym tempie, jak robi to u innych stawonogów) autorzy wyliczyli, że główne klady nużeńców rozeszły się między 3 a 4 miliony lat temu. To jest, grupy nużeńców pokazane powyżej pochodzą od wspólnego przodka, który jest równie stary jak sam rodzaj Homo – albo starszy. A to z kolei sugeruje, że te maleństwa były z nami od kiedy byliśmy małymi, włochatymi, podobnymi do małp mieszkańcami sawanny. Nawet jednak jeśli zegar nie jest wyskalowany poprawnie, i tak są stare, wyprzedzając nasze wyjście z Afryki.

Po przeczytaniu tego artykułu i napisaniu tego wszystkiego silnie kusi mnie pójście do laboratorium i zbadanie ich pod mikroskopem. Podobnie jak wielu biologów nie jestem wrażliwy na to, co znajdę. Ostatecznie przechowywałem na głowie 4-centymetrową larwę gza przez niemal dwa miesiące!
___________________

Palopoli, M. F., D. J. Fergus, S. Minot, D. T. Pei, W. B. Simison, I. Fernandez-Silva, M. S. Thoemmes, R. R. Dunn, and M. Trautwein. 2015. Global divergence of the human follicle mite Demodex folliculorum: Persistent associations between host ancestry and mite lineages. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA). Dec. 14, 2015, online; doi: 10.1073/pnas.1512609112

Monday mites: the evolution of human hair mites (you-have them)

Why Evolution Is True, 21 grudnia 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska