Genomul nevertebratelor marine s-a dovedit a fi surprinzător de stabil în timp profund

Genomul nevertebratelor marine s-a dovedit a fi surprinzător de stabil în timp profund

Oamenii de știință au descoperit că genomul nevertebratelor marine a fost surprinzător de stabil în timp profund. Publicat în Progresele științeiacest nou studiu oferă o analiză globală a grupurilor de animale înrudite la distanță, inclusiv bureți, meduze, scoici și nevertebrate cele mai strâns legate de oameni și a constatat că cromozomii lor sunt remarcabil de similari.

Gândiți-vă la un genom ca la un manual de instrucțiuni situat în fiecare celulă și scris în codul ADN. Conține toate informațiile moștenite pentru funcționarea unui organism. Acest manual de instrucțiuni este împărțit în capitole-; cromozomi-; iar acestea sunt, la rândul lor, subdivizate în pagini-; gene.

De-a lungul timpului – și prin asta, mă refer la cel puțin 550 de milioane de ani -; din cauza mutațiilor aleatorii, ordinea genelor din interiorul cromozomilor devine amestecată, un fel ca amestecarea paginilor într-un capitol dintr-o carte. Și mai dramatic, uneori constatăm că doi cromozomi s-au unit și s-au amestecat, de parcă capitolele ar fi fuzionate și amestecate. Dar, per total, am găsit o cantitate remarcabilă de stabilitate. Chiar dacă ultimul strămoș comun al acestor trei grupuri a trăit cu peste jumătate de miliard de ani în urmă, mulți dintre cromozomii lor sunt asemănători, în sensul că conțin aceleași grupuri de gene.”


Prof. Daniel Rokhsar, ultimul autor al lucrării și cercetător principal al Unității de Genetică Moleculară, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), Japonia

Studiul a comparat genomul speciilor din cele trei grupuri vaste: bureții (animale foarte simple, fără mușchi sau nervi), cnidarii (în special meduze și hidre) și bilateriani (scoici și amfioxus). Acești genomi au fost fie secvenționați anterior, fie au fost raportați pentru prima dată în acest studiu. Deși multe dintre aceste organisme avuseseră versiuni „schiță” ale genomului lor secvențiate înainte, această cercetare timpurie nu a reușit să studieze organizarea cromozomială generală. Acum, cu progresele în tehnologia genetică, cercetătorii sunt capabili să pună cap la cap puzzle-urile și să compare modul în care genele sunt organizate în fire lungi. În acest studiu, cromozomii hidrei au fost, pentru prima dată, reconstruiți, cei ai amfioxului au fost mult îmbunătățiți și a fost finalizată o analiză comparativă amplă.

Grupul internațional de cercetători, care includea oameni de știință de la OIST, Universitatea din Viena, campusurile Universității din California din Berkeley, Irvine și Santa Cruz, Universitatea Ludwig Maximilian din München și Colegiul Universitar din Londra, au găsit asemănări izbitoare între cromozomii cinci animale diferite și a confirmat că aceste asemănări au fost prezente și în alte genomi animale. În unele cazuri, au identificat modele de fuziune cromozomială care au fost specifice anumitor subgrupuri de animale. De exemplu, cercetătorii au descoperit patru fuziuni antice împărtășite de scoici și alte câteva moluște, care seamănă, de asemenea, cu o fuziune în genomul de proiect al unui vierme marin.

„Vedem că genele pot fi pe același cromozom la specii diferite, dar adesea într-o ordine diferită”, a explicat prof. Rokhsar. „În cazurile rare în care doi cromozomi fuzionează împreună și apoi se amestecă prin amestecarea pe noul cromozom fuzionat, această fuziune nu poate fi anulată și servește ca un marker permanent al istoriei evolutive a cromozomului. Este ca și cum ai amesteca două pachete de cărți. împreună. Putem continua să le amestecăm, dar nu se vor împărți niciodată în cele două pachete exacte.”

Atunci când animalele vii au aceleași fuziuni, cercetătorii deduc că fuziunile trebuie să fi avut loc la un strămoș comun străvechi al acestor specii. Ei au făcut acum câteva predicții testabile despre genomii care urmează să fie secvențializați. De exemplu, echipa prezice că genomul tuturor moluștelor și animalelor „spiraliene” înrudite trebuie să prezinte setul specific de fuziuni observate în scoici.

Aceste rezultate prezintă un paradox interesant. „Mamiferele există doar de aproximativ 100 de milioane de ani”, Prof. a explicat Rokhsar. „Dar când comparăm genomul a două mamifere, să zicem, un om și un șoarece, cromozomii arată ca și cum ar fi fost divizați în câteva sute de bucăți și apoi amestecați împreună. Caracteristica de conservare la scară cromozomală pe care am găsit-o la nevertebrate este pur și simplu nu se vede la mamifere.” El a speculat că cromozomii mamiferelor ar fi putut evolua diferit, deoarece, din punct de vedere istoric, mamiferele au trăit în grupuri mai mici decât majoritatea nevertebratelor marine. Grupurile mici facilitează supraviețuirea acestor mutații aleatorii, motiv pentru care rearanjamentele cromozomiale se răspândesc mai ușor la mamifere.

În total, cercetătorii au identificat 29 de segmente ancestrale de cromozomi. În plus, grupul a constatat că unele dintre aceste segmente erau prezente cu aproximativ 800-900 de milioane de ani, înainte de existența animalelor, când toate organismele erau în forme unicelulare sau foarte simple multicelulare. Astfel, unele gene călătoresc împreună de aproape un miliard de ani, dar consecința acestor legături genice străvechi rămâne un mister.

Sursă:

Universitatea Absolventă a Institutului de Știință și Tehnologie din Okinawa (OIST).

Referința jurnalului:

Simakov, O., et al. (2022) Sinteza profund conservată și evoluția cromozomilor metazoare. Progresele științei. doi.org/10.1126/sciadv.abi5884.

.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.