A halak megmutathatják, hogyan diverzifikálódik a természet

A halak megmutathatják, hogyan diverzifikálódik a természet
A halak megmutathatják, hogyan diverzifikálódik a természet
Anonim

2001. december 20. – Bár a háromtüskés bothalat Hollandia pénznemében ünnepelték, és egy úttörő 1928-as francia dokumentumfilm sztárja volt, a hal a biológusok körében találta meg a legfogékonyabb közönségét. több mint 100 éve tanulmányozta. Az eddigi legfontosabb szerepében a botoshát modellként használják a Stanfordi Egyetem Howard Hughes Orvosi Intézetének (HHMI) kutatói a fajt meghatározó genetikai változások nyomon követésére. Ez a rejtvény, amely eddig nem volt lehetséges. kísérletileg gerinces állatokon tesztelték.

A Nature folyóirat 2001. december 20-i számában a HHMI nyomozója, David M.Kingsley, a HHMI munkatársa, Catherine L. Peichel és kollégáik a Stanfordon, a Wisconsin Egyetemen, az Eau Claire-en és a Brit Columbiai Egyetemen a halak genetikai térképének létrehozásáról számoltak be, amely lehetővé teszi Kingsley laboratóriuma és mások számára A különböző bogyófajok viselkedési, ökológiai, morfológiai és fiziológiai különbségeit a genom változásaihoz kötik.

„Ezt a lehetőségnek tekintjük, hogy megtudjuk, hány genetikai változás szükséges az új tulajdonságok kialakulásához” – mondta Kingsley. „Ezzel a módszerrel megkérdezhetjük, hogy a természet mely géneket vagy fejlődési utakat használja egy új faj létrehozásához.”

A tudósok a 15 000 évvel ezelőtti jégkorszak vége óta a közelmúltban bekövetkezett evolúciója miatt tudták tanulmányozni a hármastüskés boka molekuláris evolúcióját. Amikor az óriási gleccserek elolvadtak, több ezer tó és patak keletkezett Észak-Amerikában, Európában és Ázsiában. Ezeket a vizeket a pálcika tengeri ősei gyarmatosították, amelyek alkalmazkodtak az édesvízi élethez.A 1-6 hüvelyk hosszú tüskés halak rendkívül sikeresen alkalmazkodtak új élőhelyeik különböző fülkéihez.

„A halak olyan közelmúltban fejlődtek ki, hogy még mindig lehetséges az új fajok keresztezése mesterséges megtermékenyítéssel” – mondta Kingsley. "Ez lehetővé teszi a genetika felhasználását az evolúciós változásokért felelős genetikai változások számának és helyének tanulmányozására."

A botoshátúak elszigetelt zsebei több ezer evolúciós kísérletet hoztak létre – tette hozzá. Kingsley azt mondta, hogy a különböző fajok közötti genetikai változatosság tanulmányozásával lehetővé kell tenni annak felfedezését, hogy az evolúció hogyan hoz létre új fajokat, amelyek alkalmazkodnak a különböző környezetekben való élethez.

Az új genetikai térkép első tesztjeként Kingsley és társai keresztezték a British Columbia állambeli Priest Lake-ben élő két pálcikafajt. Az egyik faj a partközeli füves, zavaros tófenéken, míg a másik főként a nyílt vízben él.A két faj a vadonban nem keresztezik egymást, és nem hasonlítanak egymásra. A part közelében élő faj például kevesebb páncélzattal és vastagabb testtel rendelkezik. A nyílt vízben élő faj jobban hasonlít az ősi formára, amely még mindig a nyílt óceánban él, és nagyobb szemekkel, hosszabb orrával és állkapcsával, valamint több kopoltyúval rendelkezik a szűrős táplálásra.

Amikor a kutatók megvizsgálták a fajok közötti csontváz-változások spektrumát, két jelenséget láttak. Először is felfedezték, hogy a különböző kromoszómarégiók szabályozzák a hal csontvázának különböző részeinek fejlődését. Még a csontváz egymáshoz közel eső részeit is a genom különböző régiói irányítják.

"Ennek van értelme, mert ha belegondolunk a különböző állatok méretének és alakjának sokféleségébe, egyértelmű, hogy a gerinceseknek képesnek kell lenniük az egyes csontvázak méretének és alakjának önálló módosítására" - mondta Kingsley.

Másodszor a kutatók felfedezték, hogy a halak leghosszabb gerince és a hasából kiálló egyetlen gerincoszlop, amelynek hossza nagyon korrelál, genetikailag is összefügg egyetlen kromoszómarégióval.

„A halak ezeket a tüskéket a ragadozók elleni védekezésre használják” – mondta Kingsley. „A tüskék teljes hossza határozza meg a hal keresztmetszeti átmérőjét, ami segít meghatározni, hogy megeszik-e őket a ragadozók, például a pisztráng. Ha mindkét gerinchosszat ugyanaz a genetikai régió szabályozza, az segíthet megmagyarázni, hogy a halak hogyan érnek el hasznos módosításokat ezekben a funkcionálisan rokon vázszerkezetekben.”

Az összesített eredmények számos különböző kromoszómarégióra utalnak, amelyek befolyásolják a bokacsont csontvázának anatómiáját, és rugalmas genetikai rendszert tárnak fel a különböző táplálkozási és páncélszerkezetek méretének és számának független módosítására – számolnak be a szerzők. De talán még ennél is fontosabb – mondta Kingsley – egy olyan erőforrás létrehozása, amely segít egy nagy mennyiségű ökológiai munka összevonásában a modern genomika eszközeivel, hogy létrehozzanak egy új, jelentős modellszervezetet a fajok evolúciójának tanulmányozására.

„Jelenleg nagy az érdeklődés az összehasonlító genomika iránt” – mondta Kingsley. „A legtöbb tanulmányozásra javasolt faj esetében azonban az evolúciós eltérések időskálája óriási, ami megnehezíti annak eldöntését, hogy mely genetikai változások felelősek valóban a fajok közötti különbségekért. A pálcikahátúkkal ellentétben ez a genetikai megközelítés lehetővé teszi, hogy a szervezet megmondja, hol vannak a releváns gének. Ahelyett, hogy egy kedvenc génre tippelnénk, hagyjuk, hogy a halak megmondják, mely kromoszómarégiókra kell figyelnünk. Ezeket a régiókat azután részletesen tanulmányozhatjuk, hogy azonosítsuk a gerincesek evolúciós változásainak molekuláris alapját.”

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.