A természetes szelekció elősegíti a női (valamint a hím) szaporodási fehérjék gyors fejlődését emlősökben, állapította meg a Cornell-tanulmány

A természetes szelekció elősegíti a női (valamint a hím) szaporodási fehérjék gyors fejlődését emlősökben, állapította meg a Cornell-tanulmány
A természetes szelekció elősegíti a női (valamint a hím) szaporodási fehérjék gyors fejlődését emlősökben, állapította meg a Cornell-tanulmány
Anonim

ITHACA, N.Y. – A kémiai jelek az emlősök új életének legkritikusabb pillanatában – amikor a spermium találkozik a petesejttel és megkísérli a megtermékenyítést – a Cornell Egyetem tanulmánya szerint a pozitív darwini szelekció által vezérelt folyamatban gyorsan fejlődnek.

A tojásfelszíni és petevezetékfehérjék közötti szekvencia eltérések új statisztikai tanulmányai, Willie J. Swanson, Mariana F. Wolfner és Charles F.Aquadro a Cornell Egyetemről és Ziheng Yang, a University College London (UCL) 2001. február 27-i Proceedings of the National Academy of Sciences című kiadványában először mutatják be, hogy a természetes szelekció gyors változásokat idéz elő ezekben a női fehérjékben a spermiumok helyén. -tojás interakció.

Amellett, hogy a női fehérjékben régóta keresett molekuláris bizonyítékokat szolgáltat a spermiumok versengésével, a szexuális konfliktusokkal és a rejtélyes nőválasztással kapcsolatos evolúciós elméletekhez, ennek a tanulmánynak legalább egy gyakorlati alkalmazása lehet a meddőségre vonatkozóan, és segíthet megmagyarázni az új fajok fejlődését., mondja Aquadro, a cornelli populációgenetika professzora.

"Úgy gondoljuk, hogy egy macska-egér játék zajlik le molekuláris szinten, a női és férfi reproduktív fehérjék együttes evolúciójával" - mondja Swanson, a Cornell Molekuláris Tanszékének posztdoktori munkatársa. Biológia és genetika.

"Swanson hangsúlyozza azonban, hogy "a fogantatás alapvető folyamata az evolúció során egyértelműen konzervált: a felszínén fehérjeszerű kémiai jeleket tartalmazó sperma megtalálja a tojást.Ezután a tojás felszínén lévő többi fehérje megvizsgálja a spermiumfehérjék fajok kompatibilitását."

Wolfner, a Cornell Molekuláris Biológiai és Genetikai Tanszékének fejlődésbiológiai professzora azt mondja: "Ha a megfelelő fajhoz tartozó spermium tojást talál, a tojás felszínén lévő fehérjék lehetővé teszik a spermiumok megkötését, behatolását és megtermékenyítését. A felfedezésünkben újdonság az, hogy az ezekben a kölcsönhatásokban részt vevő női fehérjék egyes részeiről kimutatták, hogy a fajok között gyorsan változnak."

Wolfner szerint a korábbi tanulmányok csak gyors evolúciós változást mutattak ki a hím reproduktív fehérjékben, ami arra utal, hogy a természetes szelekció valamilyen formája késztette a férfi fehérjék változását. A változásokat előidéző ​​mechanizmus továbbra is ismeretlen. "Mióta a hím fehérjék kölcsönhatásba lépnek a női fehérjékkel, például a ZP2-vel és a ZP3-mal, számos evolúciós elmélet megjósolta, hogy a női fehérjéknek is gyorsan kell változniuk, de ezt soha nem észlelték" - mondja Swanson."Ez arra késztetett bennünket, hogy részletesen megvizsgáljuk a női fehérjék evolúciós változásainak ütemét, amelyek várhatóan kölcsönhatásba lépnek a spermával a szaporodás során."

Az UCL Ziheng Yanggal együttműködve a cornelli tudósok hatékony statisztikai módszereket alkalmaztak, amelyeket Yang és Rasmus Nielsen, jelenleg a cornelli statisztikai genomika professzora fejlesztett ki három női reproduktív fehérje különbségeinek elemzésére. (Lásd a mellékelt további hátteret.) Aquadro szerint Yang számítógépes szoftvere kulcsfontosságú összetevője volt a tanulmánynak, mivel lehetővé tette a női fehérjék gyorsan változó régióinak kimutatását anélkül, hogy a fehérjék más régióinak lassabb változása elfedte volna azokat.

Az eredmények egy lehetséges alkalmazására utalva Aquadro azt mondja: "Bármi, amit megtudhatunk a tojásokban és a spermiumokban lévő jelátviteli fehérjékről, segíthet megérteni bizonyos meddőségi problémák molekuláris alapját. Például a meddőség gyors fejlődése A ZP3 fehérje megnyitja a lehetőséget, hogy spermium/pete inkompatibilitás léphet fel, ami szekvencia alapú tesztekkel kimutatható."

Sőt, a spermiumok és petesejtek jelátviteli fehérjéiben végbemenő finom, de jelentős változások a "speciálódás motorjának" bizonyulhatnak - mondja Aquadro, utalva új fajok eredetére az evolúció során. Megjegyzi, hogy a felszíni fehérjék felismerésére csak néhány változtatás az aminosav-szekvenciákban elegendő lehet ahhoz, hogy a petesejt és a spermiumfehérjék összeférhetetlenné váljanak. A különböző fajok egyik megkülönböztető jegye, hogy nem képesek keresztszaporodni. A szaporodási fehérjék evolúciójának tanulmányozása így fontos betekintést nyújthat az új fajok kialakulásába.

A fehérjevizsgálat alapvető elmozdulást jelenthet amellett, hogy a fajok közösségét tekintsék a funkcionális fontosság bizonyítékaként: "Itt arra összpontosítottunk, ami más, azzal az elképzeléssel, hogy az evolúciós újdonság is jelezhet egy fontos funkciót." Aquadro mondja. "Amikor a genomiális szekvenciákat összehasonlítják a közeli rokon fajok között, nem csak a konzervált, hanem a gyorsan fejlődő szekvenciákra is fordítanak figyelmet, a szekvenciák segíthetnek azonosítani, mi a funkcionálisan fontos, és a biológiai sokféleség molekuláris alapját jelentik."

További háttér: Ponttartás az evolúciós macska-egér játékban

A vizsgált reproduktív fehérjék közül kettő, a ZP2 és a ZP3 (a zona pellucida 2. és 3. fehérjéihez) az emlőspete felszínének olyan összetevői, amelyekről ismert, hogy fajspecifikus módon kötődnek a spermiumokhoz. A harmadik fehérje, az OGP, egy petevezető glikoprotein. A kutatók statisztikai módszereket használtak a jelentett ZP2, ZP3 és OGP szekvenciák közötti hasonlóságok és különbségek keresésére különféle emlősfajokban, beleértve a macskákat, kutyákat, patkányokat, egereket, selyemmacskákat, makákókat és embereket.

Összehasonlították a fajok között tapaszt alt DNS-elváltozások számát, amelyek fehérjeszekvencia-eltéréseket okoznak (helyettesítési változások) azokkal a DNS-elváltozásokkal, amelyek még mindig ugyanazt a fehérjeszekvenciát kódolták (néma változások). A csendes változásokat a semleges változások hátterének mérésére használják; az e háttér feletti helyettesítési változások kimutatása azt jelzi, hogy az evolúció változásra kényszeríti a fehérjét.Mindhárom vizsgált női fehérje esetében a kutatók azt találták, hogy a fehérjék egyes szegmensei lényegesen gyorsabban változtak, mint a semleges, ami azt jelzi, hogy a legalapvetőbb molekuláris szinten pozitív darwini szelekció működik.

A női fehérjék gyors evolúciós változásának kimutatása mellett az új módszerek lehetővé tették a kutatók számára, hogy azonosítsák a fehérjék azon egyes részeit, amelyek az evolúció során gyorsan megváltoztak. "Figyelemre méltó, hogy a tojásfelszíni ZP3 fehérje egyik régiója, amelyről azt észleltük, hogy az evolúció során megváltozott, ugyanaz a régió volt, amelyet más csoportok korábbi funkcionális tanulmányai kritikusnak minősítettek a spermiumok fajspecifikus kötődése szempontjából" - mondja Wolfner..

„Ez azt jelenti, hogy a változásokat előidéző ​​evolúciós erő a spermium és a tojás közötti kölcsönhatáshoz kapcsolódik” – teszi hozzá Swanson. „Úgy tűnik, macska-egér játék folyik itt, és versengő evolúciós erők játszanak szerepet a reproduktív fehérjék kölcsönhatásában.A „macska-egér” és más, evolúciós hipotézisek tesztelésére Swanson és munkatársai jelenleg a tojásfelszíni fehérjékhez kötődő spermiumfehérjék molekuláris evolúcióját vizsgálják.

Kapcsolódó webhelyek:

o PNAS-cikk:

o Molekuláris Biológia és Genetika a Cornellnél:

o Ziheng Yang csoportja a University College Londonban:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei