Firysau ar rewlifoedd yn herio safbwyntiau ar ‘ras arfau’ esblygiadol

Mae canfyddiadau gan dîm rhyngwladol o wyddonwyr sy’n astudio bywyd ar arwyneb rhewlifoedd yn yr Arctig a’r Alpau yn herio ein dealltwriaeth o ddatblygiad firysau.

Fe wnaeth Dr Arwyn Edwards o Brifysgol Aberystwyth, ynghyd â chydweithwyr o Brifysgolion Innsbruck, Bryste, Reading, Minnesota yn yr UDA ac Aarhus yn Nenmarc, ddilyn a chymharu genomau (cyfanswm eu DNA) o firysau sy’n heintio microbau ar arwyneb rhewlifoedd.

Mae’r firysau, a astudiwyd gan y tîm ymchwil, yn tarddu o gynefinoedd hynod anarferol ar arwyneb rhewlifoedd a llenni iâ, o’r enw tyllau cryoconit. Mae’r pyllau bach hyn o ddŵr tawdd ar rewlifoedd yn lleoedd delfrydol i brofi sut mae firysau’n esblygu gan eu bod yn gymunedau bychain wedi’u dyblygu o ficrobau sydd i’w cael ar rewlifoedd sydd wedi’u gwahanu’n eang ledled y byd.

Mae eu hastudiaeth, sydd bellach wedi’i gyhoeddi yn y cylchgrawn Nature Communications, yn dangos, yn groes i’r disgwyliadau, bod firysau yn yr Alpau, yr Ynys Las a Svalbard yn rhyfeddol o sefydlog yn yr amgylchfyd. Dengys yr ymchwil fod gan firysau ar rewlifoedd yn yr Alpau, yr Ynys Las a Svalbard genomau sydd bron yn union yr un fath â’r lleoliadau ynysig hyn, sydd yn groes i’r hyn a wyddom am esblygiad cyflym firysau.

Eglura, Dr Arwyn Edwards, Uwch Ddarlithydd Bioleg yn Sefydliad y Gwyddorau Biolegol, Amgylcheddol a Gwledig (IBERS) ym Mhrifysgol Aberystwyth:

“Mae firysau yn chwarae rhan ganolog yn y byd naturiol. Mae deall eu hesblygiad yn caniatáu i ni ragweld eu rôl yn yr amgylchfyd a sut maent yn rhyngweithio â’u gwesteiwyr.

“Rydyn ni’n aml yn cysylltu firysau gyda chlefydau dynol, rhywbeth a ddaeth i’r amlwg gyda phandemig COVID-19. Fodd bynnag, firysau yw’r ffurfiau bywyd mwyaf niferus ar y Ddaear gyda miliynau ym mhob diferyn o iâ neu ddŵr. Rydyn ni’n credu y gallan nhw heintio’r holl organebau byw ac mae’r rhan fwyaf yn ddiniwed i fodau dynol, yn hytrach na heintio micro-organebau. Mewn nifer o achosion, mae maetholion sy’n cael eu gollwng o gelloedd marw sydd wedi’u heintio yn helpu i gynnal ecosystemau cyfan.”

Mae’n hysbys o astudiaethau labordai bod firysau’n esblygu’n gyflym er mwyn cadw i fyny gyda’u gwesteiwyr, sydd hefyd yn esblygu amddiffynfeydd yn erbyn haint firws ar yr un pryd, mae’r ras arfau esblygiadol hon yn golygu y dylent aros mewn cydbwysedd gyda’i gilydd. Gelwir hyn yn hypothesis y ‘Frenhines Goch’; ar ôl y cymeriad yn Alice in Wonderland sy’n datgan: Mae’n cymryd yr holl redeg y gallwch chi ei wneud i’w gadw yn yr un lle.

Ychwanegodd Dr Edwards:

“Mae damcaniaethau cyfredol yn awgrymu pan fyddwn ni’n dilyniannu genomau firysau o lefydd pell, na ddylen ni ddarganfod yr un genomau firws ddwywaith yn union. Felly, pan edrychon ni ar enomau firws o dyllau cryoconit ynysig, filoedd o gilomedrau ar wahân, roedden ni’n disgwyl darganfod y bydden nhw i gyd yn cynnwys firysau gwahanol a oedd yn perthyn i’w gilydd o bell. Fodd bynnag, yr hyn a welsom mewn gwirionedd oedd bod y rhan fwyaf o firysau heintio bacteriol bron yn union yr un fath rhwng yr Arctig a’r Alpau. Mae hyn yn dweud wrthym ni fod y “ras arfau” rhwng firws ac amddiffynfeydd ei westeiwr yn bwysicach na daearyddiaeth wrth siapio poblogaethau firysau.”

Pan edrychodd y tîm ymchwil yn agosach ar eu genomau sefydlog, gwelsant fod nifer o adrannau bychain ym mhob genom lle cafodd DNA o firysau cysylltiedig eraill ei gyfnewid i mewn ac allan dro ar ôl tro, mewn proses hysbys o’r enw ail-gyfuno. Ym mhob lleoliad gwahanol, roedd y firysau hyn yn symud y genynnau a oedd yn bresennol yn y rhanbarthau cyfnewid hyn fel rhyw fath o beiriant ffrwythau genetig.

Yn ôl Prif Awdur yr astudiaeth, Dr Chris Bellas o Brifysgol Innsbruck: “Golyga hyn, yn y byd naturiol, fod cyfnewid genynnau rhwng firysau trwy ail-gyfuno yn creu llawer o amrywiaeth ym mhoblogaeth y firws, ac yn benodol mewn genynnau sy’n ymwneud â darganfod a chysylltu gwahanol westeion. Yn ôl pob tebyg, mae hyn yn rhoi’r potensial i firysau addasu’n gyflym i wahanol westeion yn yr amgylchfyd.”

Wrth drafod ei ddaliadau ynghylch bygythiadau ehangach i newid hinsawdd yn yr Arctig, ychwanegodd Dr Arwyn Edwards:

“Mae’r firysau hyn rydyn ni wedi eu hastudio yn yr Arctig yn ddiniwed i fodau dynol. Ond, wrth i’r Arctig gynhesu, yr hyn a welwn ni yw mwy o fynediad at yr Arctig a llawer mwy o bobl yn teithio yn yr Arctig o ganlyniad. Mae effeithiau newid hinsawdd a theithio rhyngwladol yn golygu ein bod yn peryglu cymdeithasau bach, bregus yn yr Arctig gyda heintiau o lefydd eraill.”

Cyhoeddiad: Flexible genes establish widespread bacteriophage pan-genomes in cryoconite hole ecosystems. Christopher M. Bellas, Declan Schroeder, Arwyn Edwards, Gary Barker & Alexandre M. Anesio. Nature Communications 2020. DOI: 10.1038/s41467-020-18236-8 (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18236-8)

Rhannu