Odkrycie największego genomu zwierzęcia: jak genom latimerii rzuca światło na ewolucję kręgowców.

WarsawZespół naukowców, w skład którego wchodzą biolog Axel Meyer oraz biochemik Manfred Schartl, zdołał zsekwencjonować kod genetyczny ryby płucodysznej, odkrywając największy genom, jaki kiedykolwiek znaleziono u zwierzęcia. Genom ryby płucodysznej jest trzydzieści razy większy niż genom człowieka, co pomaga zrozumieć, jak wczesne ryby przystosowały się do życia na lądzie. Badania te dostarczają istotnych informacji o początkowych etapach ewolucji kręgowców lądowych.

Kluczowe odkrycia obejmują:

• Genom południowoamerykańskiego przodka płucodysznych składa się z ponad 90 miliardów par zasad.
• Jest on dwukrotnie większy niż genom australijskiego płazodoskonałego, który był wcześniejszym rekordzistą.
• Rozrost tego genomu jest spowodowany transpozonami, które się replikuje i zmieniają położenie w genomie.
• Mimo swego rozmiaru, genomy płucodysznych pozostają zaskakująco stabilne.
• Analizy genetyczne wykazują adaptacje ewolucyjne, które umożliwiły wczesnym kręgowcom przejście na ląd.

Prapłetwce są interesujące ze względu na cechy odziedziczone po swoich pradawnych przodkach. Australijski prapłetwiec posiada płetwy przypominające kończyny, które pomagały wczesnym zwierzętom poruszać się po lądzie. Natomiast afrykańskie i południowoamerykańskie prapłetwce mają cienkie, nitkowate płetwy.

Badania wskazują, że to głównie transpozony są odpowiedzialne za wzrost genomu. Na przykład genom południowoamerykańskiego prapłaza zwiększa się o rozmiar genomu ludzkiego co 10 milionów lat. Tak szybki wzrost jest częściowo spowodowany niskim poziomem piRNA, który zazwyczaj utrzymuje aktywność transpozonów pod kontrolą.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:57

Nowe odkrycie: nauka na poziomie pojedynczej komórki zmienia nasze postrzeganie inteligencji i adaptacji

Wyniki wskazują, że nie ma bezpośredniego związku między aktywnością transpozonów a niestabilnością genetyczną, co jest zaskakujące. Stabilny genom pozwolił naukowcom zrekonstruować strukturę chromosomów wczesnego przodka czworonogów. Porównując genomy różnych gatunków ryb dwudysznych, badanie pomaga zrozumieć, jak pierwsi kręgowcy przystosowali się do życia na lądzie.

Zespół badawczy wykorzystał genetycznie zmodyfikowane myszy z użyciem CRISPR-Cas, aby zbadać, jak płetwy ewoluowały z bardziej złożonych struktur przypominających kończyny do prostszych form. Odkryli, że zmiany w szlaku sygnalizacyjnym Shh były odpowiedzialne za tę ewolucję. Ten szlak odgrywa ważną rolę w rozwoju kończyn i palców u kręgowców, co pokazuje wyraźne powiązania ewolucyjne.

Teraz, gdy mamy pełne sekwencje genomów wszystkich obecnych rodzin ryb dwudysznych, możemy prowadzić więcej badań porównawczych genomów. To pomoże nam lepiej zrozumieć genetykę ryb dwudysznych i dowiedzieć się więcej o ich roli w ewolucji.

Badanie to podkreśla znaczenie genomiki dla zrozumienia biologii ewolucyjnej. Dzięki niej możemy dowiedzieć się, jak złożone organizmy, takie jak kręgowce, zmieniały się na przestrzeni czasu, aby przystosować się do różnych środowisk. Te informacje będą przydatne w przyszłych badaniach nad ewolucją oraz genetyką.