DNA pysgod hynafol yn agor ffenestr i’r gorffennol pell
Crethyll tri phigyn: pysgod bach sy’n cael effaith fawr, yn helpu biolegwyr i ddeall y broses esblygiadol o addasu.
Mae’r darganfyddiad damweiniol o esgyrn crethyll dri phigyn wedi’u ffosileiddio yn dyddio'n ôl 12 mil o flynyddoedd, wedi galluogi gwyddonwyr i gadarnhau esblygiad cyfochrog, neu newidiadau neu addasiadau esblygiadol sy'n digwydd dro ar ôl tro.
Ar ôl i'r llenni iâ doddi ar ddiwedd yr oes iâ ddiwethaf tua 10-20,000 o flynyddoedd yn ôl, bu codiad yn y tir, gan ffurfio llawer o lynnoedd arfordirol. Cafodd y crethyll tri phigyn eu dal ond gwnaethant addasu i'w cynefinoedd dŵr croyw newydd.
Digwyddodd hyn dro ar ôl tro ar draws Hemisffer y Gogledd gyda’r crethyll dŵr croyw yn esblygu'r un newidiadau mewn ymddygiad, ymddangosiad a swyddogaethau. Mae hyn yn eu gwneud yn 'fodel' delfrydol i astudio esblygiad cyfochrog.
Fel rheol, bydd gwyddonwyr yn cymharu poblogaeth dŵr croyw a phoblogaeth môr presennol, gan dybio bod y poblogaeth môr presennol yn cynrychioli poblogaeth hynafol y crethyll dŵr croyw. Er bod hwn yn frasamcan defnyddiol, mae crethyll môr wedi bod yn esblygu hefyd, a gall y pysgod môr presennol fod yn wahanol mewn ffyrdd pwysig i'r pysgod hynafol a oedd yn byw yn y cynefinoedd dŵr croyw yn wreiddiol.
Ar ôl echdynnu DNA o esgyrn y crethyll hynafol a ddarganfuwyd yn ddiweddar, mae astudiaeth newydd, a gyhoeddwyd yn Current Biology, (https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.02.027) yn cyfuno meysydd DNA hynafol, genomeg esblygiadol a daeareg i gymharu genomau crethyll heddiw gyda’u hynafiaid a wnaeth gytrefu’r llynnoedd dŵr croyw gyntaf 12,000 o flynyddoedd yn ôl.
Eglurodd Dr Andrew Foote o Brifysgol ý:
“Er bod yr esgyrn hyn yn perthyn i grethyll a fu farw filoedd o flynyddoedd yn ôl, pan roedd y rhan fwyaf o Sgandinafia wedi’i orchuddio gan len iâ enfawr, maent yn dal i gynnwys darnau o DNA. Mae'r dilyniannau genetig hyn yn agor ffenestr i’r gorffennol pell ac i gamau cynnar addasu i ddŵr croyw."
Cael dilyniant genomau dwy grothell 12,000 o flynyddoedd oed
Ymunodd Dr Andrew Foote â'r Athro Tom Gilbert o Brifysgol Copenhagen i ddefnyddio'r labordy a’r dulliau arloesol o astudio DNA hynafol i gael dilyniant genomau'r ddwy grothell 12,000 o flynyddoedd oed o Ogledd Norwy.
“Mae ymchwil i’r crethyll tri phigyn dros yr 20 mlynedd ddiwethaf wedi rhoi dealltwriaeth allweddol o sail genetig addasu cyfochrog. Rydym wedi gweld y gall addasu fynd yn ei flaen trwy fwtaniadau sy'n codi o'r newydd, ond yn aml mae'n cynnwys ailddefnyddio amrywiad genetig sydd eisoes yn bodoli sy'n ymledu ymhlith poblogaethau,” eglurodd Dr Felicity Jones o Labordy Friedrich Miescher Cymdeithas Max Planck yn Tübingen.
“Mae'n drawiadol iawn ein bod wedi gallu canfod amrywiadau y gwyddom eu bod yn addasu i ddŵr croyw mewn un gytrefwr morol trwy oresgyn yr holl heriau sy'n gysylltiedig â dilyniant DNA hynafol. Mae hyn yn dangos yn bendant bod amrywiadau genetig sy'n addasu i ddŵr croyw yn bresennol yn y poblogaethau crethyll a oedd wedi cytrefu yn y llynnoedd dŵr croyw o'r môr filoedd o flynyddoedd yn ôl," meddai'r prif awdur Melanie Kirch, myfyriwr PhD yn Labordy Friedrich Miescher yng nghymdeithas Max Planck yn Tübingen
.
Ond rhybuddiodd:
“Mae ein canlyniadau’n dangos bod gan y broses hon, sy’n ailadrodd ei hun yn rhwydd a elwir yn esblygiad cyfochrog, rai cyfyngiadau. Hyd yn oed pan oedd gan yr hynafiad oedd yn cytrefu amrywiadau genetig y gwyddom sy’n gallu addasu i ddŵr croyw, nid yw'r amrywiadau hyn bob amser yn bresennol yn y boblogaeth bresennol. Mae hyn yn dweud wrthym y gall hyd yn oed amrywiadau buddiol sy'n gallu addasu i ddŵr croyw gael eu colli yn ystod y broses esblygiadol o addasu, yn ôl pob tebyg ar hap - proses a elwir yn 'symudiad genetig'.
Trwy agor ffenestr i’r gorffennol pell, mae genomau hynafol yn ein galluogi i edrych yn uniongyrchol ar gyfansoddiad genetig hynafiaid, olrhain yr addasu a wnaed dros filoedd o flynyddoedd a deall y broses esblygiadol yn well. Trwy hyn, gall biolegwyr wella modelau a deall ffactorau sy'n dylanwadu ar gyfeiriad, cyflymder a sail foleciwlaidd esblygiad yn y gwyllt."
Darganfuwyd yr esgyrn gan ddaearegwyr o Norwy a oedd yn astudio’r codiad tir cryf a ddigwyddodd ar arfordir Norwy ar ôl diflaniad y llen iâ trwm yn Sgandinafia. Wrth i’r tir ddod i’r amlwg, ffurfiwyd llawer o lynnoedd arfordirol. Mae'r gwaddodion a geir ar waelod llynnoedd ynysu o'r fath yn cynnwys cofnod o'r symudiad o amgylcheddau môr i ddŵr croyw. Trwy gasglu creiddiau gwaddodion o lynnoedd ynysu, gall daearegwyr astudio’r trawsnewidiad mewn haenau gwaddod a defnyddio dyddio radiocarbon i ail-greu hanes cymharol lefel y môr yn fanwl.
Daeth y daearegwyr yn Norwy o hyd i esgyrn crethyll hynafol mewn nifer o’r creiddiau gwaddodion o lynnoedd arfordirol.
“Roedd yr esgyrn pysgod a olchwyd o'n samplau gwaddodion wedi'u cadw'n rhyfeddol o dda ac roedd yn bosibl eu hadnabod ar unwaith fel crethyll tri phigyn", meddai'r daearegwr Anders Romundset yn Arolwg Daearegol Norwy (NGU).
“Roeddem yn gallu canfod oedran yr esgyrn trwy brofion dyddio radiocarbon a wnaed ar olion planhigion daearol a welwyd ar yr un lefelau stratigraffig. Mae dadansoddiadau gwaddodion hefyd yn dangos cyd-destun ecolegol yr esgyrn. Roedd y crethyll yn byw ac yn marw mewn dŵr hallt ar adeg pan oedd y llynnoedd yn agos at gael eu datgysylltu o'r môr”, eglurodd y daearegwr.
Gan fod yr esgyrn wedi'u darganfod mewn haen o waddodion a oedd yn cynrychioli'r trawsnewidiad o gynefin môr i ddŵr croyw, roedd y genomau hynafol yn cynnwys yr amrywiad genetig sy'n gysylltiedig ag addasu i'r cynefin yn y môr, ond gyda rhai genynnau yn dangos llofnod o addasu i ddŵr croyw.
Crethyll tri phigyn
