Ανάλυση της γενετικής δομής του ελληνικού αγριόχοιρου
Authors: Αλεξανδρή Πανωραία 
Published: August 2021

Οι πληθυσμοί του αγριόχοιρου (Sus scrofa) καταλαμβάνουν μεγάλο αριθμό οικοθέσεων σχεδόν σε όλη την Ευρασιατική ήπειρο, ενώ μορφολογικές και γενετικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία χρόνια έχουν αποδείξει ότι σχεδόν όλες οι οικόσιτες φυλές χοίρων που εκτρέφονται στον πλανήτη έχουν προέλθει από εξημέρωση του αγριόχοιρου. Ως περιοχή προέλευσης του είδους θεωρείται η νησιωτική νοτιοανατολική Ασία, στην οποία ακόμα και σήμερα συναντώνται οι πληθυσμοί αγριόχοιρου με τη μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία ενώ ο διαχωρισμός του ευρωπαϊκού από τον ασιατικό αγριόχοιρο θεωρείται ότι ξεκίνησε περίπου πριν από περίπου 190000 χρόνια.Ένα από τα πιο βασικά χαρακτηριστικά των φυσικών πληθυσμών του είδους είναι η έντονη γενετική διαφοροποίηση. Η διαφοροποίηση αυτή ανιχνεύθηκε τα τελευταία χρόνια μέσα από μελέτες που βασίζονταν ως επί το πλείστον στη χρήση μιτοχονδριακού (βρόχος εκτόπισης) και σε κάποιες περιπτώσεις μικροδορυφορικού DNA. Οι μελέτες αυτές παρείχαν χρήσιμες πληροφορίες σε ότι αφορά ανθρωπογενείς παρεμβάσεις όπως είναι για παράδειγμα οι διάφορες διαδικασίες εξημέρωσης αλλά και οι μετακινήσεις και επανεισαγωγές πληθυσμών. Παρόλα αυτά, οι πληροφορίες για τις συνέπειες παλαιότερων αλλαγών, όπως είναι για παράδειγμα η τελευταία παγετωνική περίοδος, στη γενετική δομή του είδους παρέμεναν στις περισσότερες περιπτώσεις άγνωστες.Η τελευταία παγετωνική περίοδος (~20000 χρόνια πριν) επηρέασε δραματικά την κατανομή των διάφορων ζωικών και φυτικών ειδών στη Ευρωπαϊκή ήπειρο. Κατά τη διάρκειά της οι κλιματικές συνθήκες που επικρατούσαν οδήγησαν σε εξαφάνιση πολλών φυτικών και ζωικών ειδών στο μεγαλύτερο μέρος της κεντρικής και της βόρειας Ευρώπης. Πολλά από τα είδη αυτά κατάφεραν να επιβιώσουν στις περιοχές γύρω από τη Μεσόγειο (Βαλκάνια, ιταλική και ιβηρική χερσόνησος, Μικρά Ασία), γνωστές ως καταφύγια, όπου οι κλιματικές συνθήκες ήταν ηπιότερες. Το βαλκανικό καταφύγιο θεωρείται εξαιρετικά σημαντικό για τον εποικισμό της Ευρώπης μετά το τέλος των παγετώνων καθώς στις υπόλοιπες δύο περιπτώσεις τα Πυρηναία και πολύ περισσότερο οι Άλπεις λειτούργησαν ως εμπόδιο στη μετακίνηση των διάφορων ειδών. Έτσι, σε πολλά είδη, οι βαλκανικοί πληθυσμοί παρουσιάζουν ακόμα και σήμερα μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία σε σχέση με τους αντίστοιχους της υπόλοιπης Ευρώπης, ενδεικτική του γεγονότος ότι κατά τη διάρκεια των παγετώνων μεγάλοι πληθυσμοί μπόρεσαν να επιβιώσουν στη συγκεκριμένη περιοχή. Παρόλα αυτά, ελάχιστες διαθέσιμες πληροφορίες υπήρχαν για την επίδραση των παγετώνων στο είδος Sus scrofa και ιδιαίτερα για το ρόλο των Βαλκανίων στη μεταπαγετωνική εξάπλωση των πληθυσμών του.Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 625 άτομα αγριόχοιρου από διαφορετικές περιοχές της Ελλάδας, μια περιοχή της Βουλγαρίας και μια περιοχή της Μικράς Ασίας, καθώς και 28 οικόσιτα άτομα, προκειμένου να ελεγχθεί η γενετική ποικιλότητα του είδους στον ελληνικό χώρο, να εκτιμηθεί η επίδραση της τελευταίας παγετωνικής περιόδου στους φυσικούς πληθυσμούς αλλά και να εντοπιστούν προβλήματα που μπορεί να έχουν δημιουργήσει οι διάφορες ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, όπως είναι για παράδειγμα ο υβριδισμός με οικόσιτα άτομα. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις διαφορετικές προσεγγίσεις: η μελέτη τμήματος του βρόχου εκτόπισης του μιτοχονδριακού DNA, η ανάλυση RFLP του γονίδιου MC1R, η μελέτη δέκα μικροδορυφορικών τόπων και η ανάλυση 44712 απλών νουκλεοτιδικών πολυμορφισμών του πυρηνικού DNA.Για τη μελέτη του βρόχου εκτόπισης χρησιμοποιήθηκαν 205 άτομα που συγκεντρώθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, αλλά και 791 ακολουθίες κατατεθειμένες στην GenBank που προέρχονταν από άγρια και οικόσιτα άτομα από την Ευρώπη και την Ασία. Η ανάλυση των ακολουθιών έδειξε ότι οι πληθυσμοί του ελληνικού αγριόχοιρου ανήκουν σε δύο ήδη γνωστές φυλογενετικές ομάδες: την ευρωπαϊκή Ε1, στην οποία ανήκουν τα άτομα που προέρχονται από την ηπειρωτική Ελλάδα, και την ομάδα της εγγύς Ανατολής ΝΕ, στην οποία ανήκουν τα άτομα από τους πληθυσμούς της Σάμου και της Μικράς Ασίας. Το πιο ενδιαφέρον εύρημα όμως ήταν ο μεγάλος αριθμός νέων μιτοχονδριακών απλοτύπων μέσα στην ομάδα Ε1 (ειδικότερα 19 νεοι μοναδικοί απλότυποι ανιχνεύτηκαν στην κεντρική Ελλάδα και 25 στη βόρεια), η σημαντική πλειοψηφία των οποίων ήταν γεωγραφικά εντοπισμένη σε συγκεκριμένες περιοχές, χωρίζοντας τους πληθυσμούς της ηπειρωτικής Ελλάδας σε δύο μεγάλες ομάδες: την ομάδα της βόρειας Ελλάδας και την ομάδα της κεντρικής.Για την ανάλυση RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms) του γονιδίου MC1R χρησιμοποιήθηκαν 216 άτομα και τα αποτελέσματα βοήθησαν τόσο για την εκτίμηση του βαθμού υβριδισμού ανάμεσα σε άγρια και οικόσιτα άτομα όσο και για τον προσδιορισμό των περιοχών που πλήττονται περισσότερο από το φαινόμενο. Με βάση τη συγκεκριμένη προσέγγιση αναγνωρίστηκαν ως υβρίδια το 13% του συνολικού αριθμού ατόμων που εξετάστηκαν, ενώ η περιοχή της κεντρικής Ελλάδας εμφάνισε το μεγαλύτερο ποσοστό πιθανών υβριδίων. Τα δεδομένα που προέκυψαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμπληρωματικά με τα δεδομένα της ανάλυσης του βρόχου εκτόπισης αλλά και με τα αποτελέσματα των υπόλοιπων δύο προσεγγίσεων ώστε να σχηματιστεί μια καθαρή εικόνα για την έκταση του φαινομένου στην Ελλάδα.Για την ανάλυση του μικροδορυφορικού DNA χρησιμοποιήθηκαν 541 άτομα αγριόχοιρου και 28 οικόσιτα άτομα. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης υποστήριξαν τα ευρήματα του βρόχου εκτόπισης σχετικά με την ύπαρξη τριών ξεχωριστών ομάδων στον ελληνικό χώρο. Πιο συγκεκριμένα από τα 541 άτομα που μελετήθηκαν, τα 238 βρέθηκε ότι ανήκουν στην ομάδα της κεντρικής Ελλάδας, τα 187 στην ομάδα της βόρειας Ελλάδας ενώ 17 άτομα βρέθηκε ότι ανήκουν στον πληθυσμό της Εγγύς Ανατολής (Σάμος και Μικρά Ασία). Επιπλέον για 99 άτομα που προέρχονταν από τις γεωγραφικές περιοχές των Ιωαννίνων, Τρικάλων, Λάρισας και Μαγνησίας βρέθηκε ότι είναι υβρίδια ανάμεσα στις ομάδες της βόρειας και της κεντρικής Ελλάδας. Έτσι, έγινε δυνατή η αναγνώριση μιας ζώνης υβριδισμού ανάμεσα στις ομάδες αυτές που γεωγραφικά περιλαμβάνει τις περιοχές ανάμεσα στην κεντρική και τη βόρεια Ελλάδα. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αλλά και αμφιλεγόμενα ευρήματα της ανάλυσης του μικροδορυφορικού DNA αποτελεί η ένδειξη ύπαρξης τριών πιθανών υποπληθυσμών στην ευρύτερη περιοχή της κεντρικής Ελλάδας.Η ανάλυση των απλών νουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNPs) έγινε σε 91 άτομα αγριόχοιρου, ενώ για την εύρεση των πιθανών υβριδίων χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον και 113 οικόσιτα άτομα (που είχαν γενοτυπηθεί με τους ίδιους δείκτες). Τα αποτελέσματα έδωσαν χρήσιμες πληροφορίες για την έκταση του υβριδισμού με τα οικόσιτα άτομα καθώς για πρώτη φορά έγινε δυνατή η ακριβής ταυτοποίηση υβριδίων σε όλο τον ελληνικό χώρο, ενώ ταυτόχρονα ταυτοποιήθηκαν οι οικόσιτες φυλές (όπως για παράδειγμα η φυλή Large White) που έδρασαν ως πηγές του υβριδισμού. Η προσέγγιση αυτή αναγνωρίζει μεγαλύτερο αριθμό υβριδίων σε σχέση με το γονίδιο MC1R, με βάση το οποίο τα υβρίδια που ανιχνέυτηκαν φαίνεται ότι αποτελούν μόνο υποσύνολο αυτών που θα μπορούσαν να έχουν ανιχνευθεί με τους SNPs. Τα πιο σημαντικά αποτελέσματα όμως αφορούν τη δημογραφική ιστορία, τόσο την παρελθοντική όσο και την πρόσφατη, των ελληνικών πληθυσμών. Με βάση τα πρότυπα της ανισσοροπίας σύνδεσης κατά μήκος του γονιδιώματος αποδείχτηκε ότι οι τρεις ξεχωριστές πληθυσμιακές ομάδες που εντοπίζονται στον ελληνικό χώρο έχουν η καθεμιά ξεχωριστή δημογραφική ιστορία που αντιστοιχεί στην ύπαρξη τριών διαφορετικών παγετωνικών καταφυγίων (βόρεια Ελλάδα – γενικότερο Βαλκανικό καταφύγιο, κεντρική Ελλάδα και Σάμος – Μικρά Ασία). Η συρρίκνωση των πληθυσμών αγριόχοιρου στα τρία αυτά καταφύγια υπολογίστηκε ότι συνέβη από 10000 έως 50000 χρόνια πριν, γεγονός που συμπίπτει με την τελευταία παγετωνική περίοδο. Σε ότι αφορά την κεντρική Ελλάδα, τα αποτελέσματα από την ανάλυση του βαθμού ομοζυγωτίας του γονιδιώματος έδειξαν ότι οι τρεις πιθανοί υποπληθυσμοί που ανιχνεύθηκαν με την ανάλυση του μικροδορυφορικού DNA στη συγκεκριμένη περιοχή δεν αντιστοιχούν στην πραγματικότητα. Αντίθετα, πρόσφατα δημογραφικά γεγονότα όπως τοπική μετανάστευση και φαινόμενα αρχής του ιδρυτή που συνδέονται με την ύπαρξη μεγάλου μήκους ομόζυγων περιοχών στο γονιδίωμα επηρέασαν την ανάλυση του μικροδορυφορικού DNA.Η ύπαρξη γεωγραφικά περιορισμένων ομάδων και η γενετική ποικιλομορφία που εμφανίζουν οι πληθυσμοί του ελληνικού αγριόχοιρου σε σχέση με εκείνους της υπόλοιπης Ευρώπης είναι ενδεικτική της σημασίας των Βαλκανίων, και ιδιαίτερα της Ελλάδας, ως παγετωνικό καταφύγιο. Οι δύο διαφορετικές πληθυσμιακές ομάδες στην ηπειρωτική Ελλάδα καταδεικνύουν σαφέστατα την ύπαρξη δύο ανεξάρτητων μεταξύ τους καταφυγίων. Από αυτά, εκείνο που συνέβαλλε περισσότερο στην εξάπλωση των πληθυσμών του αγριόχοιρου προς τη βόρεια Ευρώπη είναι το καταφύγιο της βόρειας Ελλάδας καθώς μετά το τέλος των παγετώνων οι πληθυσμοί του βρέθηκαν στην «πρώτη γραμμή» μετακίνησης. Αντίθετα, οι πληθυσμοί της κεντρικής Ελλάδας παρέμειναν περιορισμένοι, σχηματίζοντας μια πληθυσμιακή ομάδα μοναδική σε όλη την Ευρώπη.Ταυτόχρονα, ο ελληνικός χώρος φιλοξενεί και μια από τις πλέον ενδιαφέρουσες φυλογενετικές ομάδες, αυτήν την εγγύς Ανατολής. Η ιδιαίτερη σημασία της ομάδας αυτής έγκειται σε δύο ξεχωριστά γεγονότα: την προέλευση της από το λεγόμενο μικρασιατικό καταφύγιο και την σημασία της στα πρώτα στάδια τηςεξημέρωσης του είδους. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι η ομάδα αυτή είναι ευρέως διαδεδομένη στις περιοχές της εγγύς Ανατολής, δεν βρέθηκαν ίχνη της στην ηπειρωτική Ελλάδα, γεγονός που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η συμβολή της στον εποικισμό της Ευρώπης ήταν ελάχιστη.Συνοψίζοντας, η παρούσα διδακτορική διατριβή χρησιμοποιεί γενετικούς δείκτες που κατέστησαν δυνατή τη διαπίστωση της μεγάλης γενετικής ποικιλομορφίας που εμφανίζει ο ελληνικούς αγριόχοιρος και αναγνώρισαν με μεγάλη ακρίβεια τα πιθανά υβρίδια ανάμεσα σε άγρια και οικόσιτα άτομα. Δημιουργήθηκε έτσι μια βάση δεδομένων για τον ελληνικό αγριόχοιρο η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε μελλοντική προσπάθεια διαχείρισης του είδους. Το παράδειγμα του αγριόχοιρου μπορεί επίσης να εφαρμοστεί και σε άλλα είδη. Ιδιαίτερα η παρουσία τοπικών ομάδων, η αυξημένη γενετική ποικιλότητα των ελληνικών πληθυσμών σε μεγάλο αριθμό ειδών και η δυνατότητα χρησιμοποίησης των πλέον σύγχρονων τεχνικών πληθυσμιακής γενετικής και πληθυσμιακής γονιδιωματικής τονίζει την σημασία των μοριακών μεθόδων στις μελέτες βιοποικιλότητας και τη χρησιμότητά τους στην εκπόνηση προτάσεων διαχείρισης φυσικών πληθυσμών. Η ακριβής περιγραφή των εκάστοτε πληθυσμιακών ομάδων και της προέλευσής τους μπορεί να επιτρέψει την εφαρμογή των καλύτερων δυνατών διαχειριστικών πρακτικών.