Markeri genetici biochimici pentru identificarea a doua specii de Mastomys (Rodentia: Muridae) din sudul Africii, similare morfologic
Doua specii comune de soareci din Africa de Sud (Mastomys coucha si Mastomys natalensis), sunt din punct de vedere morfologic aproximativ identici , identificarea acestora pe teren fiind aproape imposibila. Acestea mamifere, apartin asa numitelor Multimate .
Din punct de vedere spatial, limitele acestora nu sunt bine delimitate, in schimb se cunoaste ca acestea sunt simpatrice in cateva arii si alopatrice in altele.
Cele doua specii de soareci, sunt foarte importante din punct de vedere medical, Mastomys coucha actionand ca un rezervor pentru ricketsia Yersinia pestis, organism care cauzeaza pesta sau ciuma, vectorii fiind puricii (Popescu & colab., 2001). In prezent, sunt cunoscute trei forme de diagnostic de plaga: bubonic, pneumonic primar si septicemic primar.
Independent de aceasta ricketsie, acest complex de specii reprezinta de asemenea, un rezervor si pentru virusurile Banzi si Witwatersrand, dupa cum s-a semnalat un recent pericol de boala in padurile din vestul Africii.
Febra hemoragica Lassa, provocata de virusul cu acelasi nume, un arenavirus, este o infectie, care prezinta o rata a mortalitatii destul de ridicata. Mastomys natalensis, se comporta ca o sursa purtatoare de febra Lassa si de asemenea, acesta este si purtatorul unui virus asemanator numit Moepia[3].
La origine, aceste doua specii sunt cunoscute ca Mastomys natalensis. In acord cu ultimele studii, 50% din speciile colectate din cateva localitati simpatrice au fost in cele din urma identificate ca fiind diferite.
In prezentul studiu, au fost examinate materiale provenind de la populatii alopatrice de M. coucha si M. natalensis, in scopul identificarii markerilor genetici caracteristici speciilor respective[4].
Au fost analizate comparativ, alozimele si hemoglobina.
Extractele de tesut, provin de la 24 de indivizi de M. coucha, capturati la Montgomery Park, Johannesburg si de la 20 de indivizi de M. natalensis, capturati pe creasta La Lucia in Durban North.
Acestia au fost analizati electroforetic, utilizandu-se geluri de amidon orizontale standard si geluri de poliacrilamida omogena.
De asemenea, au fost analizate si localitatile din care provin, pentru a determina daca exista o relatie intre tipurile de habitat si distributia acestor specii.
Indivizii apartinand celor doua specii, au fost capturati cu ajutorul unor capcane din otel, sau cu ajutorul capcanelor de tip Sherman, dupa care li s-au luat probe de sange si probe de tesut din ficat, muschi, inima si rinichi.
Acestea au fost depozitate in fiole, tinute la gheata si transportate in laborator. Probele de hemolizat, au fost preparate din probe de sange nativ. Acestea au fost depozitate la - 20sC.
Studiile alozimei au fost efectuate utilizand 12% gel de amidon, precum si 7% gel de poliacrilamida standard.
S-au descris de asemenea si metode de colorare de catre Shaw si Prasad (1970), Harris si Hopkinson (1976), precum si metode de interpretare a modelelor de bandare in gel si nomenclatura locusului de catre Van der Bank si Van der Bank (1995).
Referitor la studiul variatiei a 34 de proteine codificate in loci, s-au utilizat trei tampoane: unul discontinuu (acid litiu-borat-tris-citric) si doua continue (acid tris-citric si tris-borat-EDTA).
Variatia hemoglobinei a fost analizata prin focusare izoelectrica, anterior, gelurile fiind prefocusate la 6sC (200-500V). Ulterior, probele de hemolizat (10 μl), au fost supuse la un aplicator de benzi, pozitionat la 5 cm de anod, iar voltajul a fost fixat la 1700 V.
Separarea a avut loc dupa 2 ½ ore, atunci cand a fost obtinut curent de maximum 2 mA/gel.
Inainte de folosire, probele de hemolizat au fost diluate in apa distilata (20 mg Hb/ml) si tratate cu 2-mercaptoetanol (3%), timp de o ora, la temperatura de 5°C.
Hemoglobina separata prin focusare izoelectrica, a fost identificata prin culoarea rosie a acesteia. In plus, gelurile au fost incubate in 4-cloro-1-naftol/H2O2, in special pentru intensificarea componentelelor hemoglobinei datorita activitatii pseudoperoxidazei.
Solutia astfel colorata, consta in 60 ml metanol, 340 ml PBS (pH 7,4) care contine 120 mg 4-cloro-1-naftol si 1 ml 30 % H2O2. Ca markeri proteici pI au fost folositi: mioglobina de cal si lectine provenind de la Lens culinaris (linte).
Rezultate si discutii
Ecologie si distributie
Ca rezultat al unei morfologii externe aproximativ similara, nu a fost posibila descrierea cu acuratete a habitatelor din care provin M. coucha si M. natalensis, in schimb fiind posibila descrierea unei compozitii genetice a unui numar relativ redus de indivizi studiati.
Evident, exista diferente intre habitatele celor doua specii.
Limitele biomurilor in care au fost semnalate aceste specii, au fost identificate pe baza unor plante dominante si codominante. Biomurile determinate pe baza vegetatiei, ar trebui sa corespunda cu modelele zoogeografice, prin intermediul corelatiilor parand sa depinda puternic de grupul animal. Cateva corespondente au fost gasite la mamifere si este de asteptat ca vegetatia sa nu determine doar natura structurii habitatelor acestor animale, ci si conditiile climatice predominante (precipitatii, temperatura), care, de asemenea, afecteaza direct si indirect ambele mamifere.
Rezultatele, au condus la concluzia ca, M. natalensis este clar o specie de savana si in particular de regiuni calduroase umede, iar M. coucha pare a fi o specie care apare predominant in biomurile asemanatoare unor pasuni, dar se extinde si in regiunile uscate si reci ale savanei.
In vecinatatea limitei dintre savana si pasune, raza de distributie a celor doua specii este cunoscuta ca fiind simpatica, in schimb, pentru a analiza modelele de distributie, care ne arata daca acestea sunt intr-adevar diferente majore de habitat intre cele doua specii, trebuie sa ne bazam pe un mare numar de localitati.
2. Variatia genetica
23 (67%) din totalul proteinelor studiate si codificate de loci, sunt monomorfice, produsele acestora urmand sa migreze la catod: ADH–4, GAP, GPD-4, GPI-1 SI LDH-3. Restul sunt polimorfice, produsele acestora (EST-1, GPI-2, IDH-1, IDH-2, LDH-2, PGML, PGM-1, PGM-2, PGM-3, etc), impreuna cu diferentele de mobilitate ale alelelor, fiind studiate intre doua populatii.
Aceste diferente, au fost observate in trei loci si anume: GPI-1 in ficat, PT-2 si PT-3 in tesuturile musculare.
S-a observat ca produsele lui GPI-2 si PT-3 sunt absente la M. coucha, in timp ce produsul lui PT-3, este absent la M. natalensis. Deoarece este foarte posibil ca PT-2 si PT-3 sa fie alele ale aceluiasi locus, distanta mare de separare dintre bande, sugereaza ca acestia sunt loci individuali.
Studii asupra mai multor indivizi din populatii diferite, pot releva polimorfismul, fiind necesare pentru a verifica aceasta concluzie. Diferentele de frecventa ale alelelor semnificative au fost identificate la EST-1. Frecventele alelice pentru M. coucha, deviaza de la echilibrul Hardy-Weinberg[5] la EST-1 si IDH-1, in timp ce acelea pentru M. natalensis deviaza la IDH-1 si –2
Gordon (1984), a gasit ca nu exista hibrizi in natura, dar a reusit sa-i imperecheze in captivitate. Oricum, daca se vor incrucisa, acesti hibrizi sunt nefertili.
Nei (1978), a studiat distanta genetica impartiala, aceasta masuratoare estimand numarul de alele inlocuite/locus. Conform masuratorilor, s-a ajuns la concluzia ca aceasta apare atunci cand ambele specii au suferit un fenomen de divergenta[6]. Aceasta estimare se aplica in afara aceleia a lui Ayala (1982), folosita pentru a calcula distanta genetica dintre populatiile locale. Conform calculelor, se pare ca raza de variatie a celor doua rozatoare, poate fi atribuita unui proces de speciatie.
S-a determinat de asemenea si gradul de variatie a hemoglobinei in ambele populatii de M. coucha si M. natalensis, toate probele analizate relevand modele de hemoglobina heterogena.
Au fost identificate si variatii in fenotipurile hemoglobinei, M. coucha dispunand de o combinatie unica de doua modele de hemoglobina, in timp ce si M. natalensis dispune de doua combinatii. Modelele obtinute, sunt in concordanta cu studiile anterioare despre tipurile de hemoglobina.
Bazate pe separarea cu ajutorul gelului de amidon, au putut fi identificate doar componentele distincte ale hemoglobinei pentru fiecare specie in parte, diferentele in aspectul hemoglobinei, caracteristice speciilor prezentate, ramanand inca sub semnul intrebarii.
In concluzie, acest studiu furnizeaza dovezi ca populatiile studiate ale acestor doua specii ale genului Mastomys, sunt mai diferite din punct de vedere genetic decat o arata studiile precedente efectuate de Gordon (1984), care a demonstrat diferente ale mobilitatii alelice, dar nu a fost capabil sa rezolve benzile la pI 7,25 si 7,31.
Rezultatele au demonstrat ca cele doua specii studiate nu impart nici una din componentele majore ale hemoglobinei si acum pot fi identificate numai pe baza mobilitatii alelelor, fara ajutorul analizelor comparative.
De asemenea, prin compararea a doua metode fundamental diferite, ale caror rezultate pot fi explicate pe baza divergentei in timp a Muridaelor (separarea anumitor genuri), s-a demonstrat (tot pe baza compararii evolutiei alozimelor a diferitilor taxoni[7]) ca utilizarea atat a cladisticilor cat si a taxonomiei numerice in evaluarea filogeniei ne permit accesul la estimarea diversitatii in timp a acestor specii.
Smit A., van der Bank H., Falk T., de Castro A, 2001, Biochemical genetic markers to identify two morphologically similar South African Mastomys species (Rodentia: Muridae), Biochemical Systematics and Ecology, 29, p. 21-30.
Ittig R., G., Theiller R., G., Gardenal N., C., 2001, A contributions to the subgeneric systematics of Oligotyzomys (Rodentia, Muridae) from Argentina by means of PCR-RFLP patterns of mitochondrial DNA, Biochemical Systematics and Ecology, 30, p. 23-33.
Dippenaar, N., S., Swanepoel, P., Gordon D., H., 1993, Diagnostic morphometrics of two medially important southern African rodents, Mastomys natalensis and M. coucha (Rodentia: Muridae), South African Journalo Science, 89, p. 300-303.
Hartl B. G., Suchentrunk F., Willing R., Markowski J., Ansorge H., 1992, Inconsistency of biochemical evolutionary rates affecting allozime divergence within the genus Apodemus (Muridae: Mammalia), Biochemical Systematics and Ecology, volume 20, Issue 4, pages 363-372.
Karminski M., Sykiotis M., Duplantier J. M., Poulet A., 1987, Electrophoretic variability of blood proteins among populations of two genera of african rodents: Arvicanthis and Mastomys from Senegal. Genetic polymorphism and geographic differences, Biochemical Systematics and Ecology, volume 15, Issue 1, pages 149-165.
Gordon D., H., 1984, Evolutionary genetics of the praomys (Mastomys) natalensis species complex (Rodentia: Muridae), Ph. D. Thesis, Witswatersrand University.
Ayala, F., J., 1982, Populations and evolutionary genetics, Benjamin/Cummings Publishing Company, Menlo Park, CA
Popescu A., Murariu D., Fauna Romaniei, Mammalia, volumul XVI, Fascicula 2, Rodentia, Editura Academiei Romane.
Gordon (1984), a aratat ca in cele din urma ambele specii se diferentiaza prin caractere etologice si morfologice, prin numarul de cromozomi si variatia hemoglobinei, iar recent, Dippenaar &. co. (1993), au utilizat analize multiple ale caracterelor craniale pentru a le distinge.
Denumire care sugereaza faptul ca femelele acestor specii, poseda comparativ cu alte mamifere un numar mare de mamele (peste 12 perechi). Media puilor este de 8-10. Daca conditiile sunt favorabile, femelele pot avea pui tot anul, dar la intervale regulate de 33 de zile. Femela poate avea pana la 22 de pui; numarul mare de indivizi apartinand acestor specii produc pagube terenurilor agricole si provoaca diverse boli. Reglarea densitatii populatiilor este facuta si prin canibalism (www.ecotravel.co.za).
Efectul acestui virus asupra omului, se stabileste in prezent in urma cercetarilor, dar se pare ca infectia primara se face prin consum de hrana contaminata cu urina si saliva rozatoarelor purtatoare (Popescu & co., 2001).
Alte studii privesc studiul polimorfismului lungimii fragmentului de restrictie (PCR-RFLP) apartinand regiunii D-loop a ADN-ului mitocondrial, la specimene colectate din diferite regiuni ale globului (Ittig & co., 2001).
Daca incrucisam doi indivizi heterozigoti (Bb), diferentiati printr-un singur caracter, gasim: 25% dintre progenituri sunt homozigote pentru alela dominanta (BB), 50% sunt heterozigote, asemanandu-se cu parintii, iar 25% sunt homozigote si desi nu seamana cu parintii, exprima fenotipul recesiv.
|
