Šokinėjantys genai, dar žinomas kaip transpozonai daugeliui iš mūsų gali būti nepažįstami, tačiau jie aprašyti dviejuose neseniai atliktuose tyrimuose, susijusiuose su akvalangų vertinamais jūrų gyvūnais – aštuonkojais ir sedragonais – ir gali paaiškinti kai kurias šias būtybes supančias paslaptis.
Transposonas yra DNR seka, galinti judėti genome, ląstelėje randamų DNR instrukcijų rinkinyje. Transposonai gali keistis arba dubliuotis, naudodami molekulinius kopijavimo ir įklijavimo ar net iškirpimo ir įklijavimo mechanizmus, ir gali sukelti greitus genetinius pokyčius, kai įsiterpia į geno vidurį arba šalia jo, neleisdami tam genui normaliai veikti.
Transpozonai sudaro 45% žmogaus smegenų genomo, tačiau dabar jie pirmą kartą buvo rasti bestuburio smegenyse. aštuonkojis – ir tai gali paaiškinti jos įrodytą aukštą intelekto lygį.
Tyrimą atliko tarptautinė 20 tyrėjų komanda, kurią koordinavo Remo Sangesas iš Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) Trieste ir Graziano Fiorito iš Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) Neapolyje.
Pasak mokslininkų, „itin sudėtingos“ aštuonkojų smegenys ir pažinimo gebėjimai yra unikalūs tarp bestuburių ir mano, kad šokinėjimo genai yra raktas į šį stuburinius panašų sudėtingumą, kai jie buvo rasti abiejų paprastų gyvūnų smegenyse. aštuonkojis (Aštuonkojis vulgaris) ir Kalifornijos aštuonkojis (Aštuonkojis bimaculoides).
Kaip ir žmonėms, kai kurie transpozonai yra neaktyvūs, nes laikui bėgant juose susikaupė mutacijos, o kiti, nors ir nepažeisti, yra blokuojami ląstelių gynybos mechanizmų, nors net transpozonų fragmentai ir sulaužytos kopijos gali būti žaliava evoliucijai, teigia mokslininkai.
Atitinkamiausi transpozonai, žinomi kaip „Long Interspersed Nuclear Elements“ (LINE), išlieka potencialiai aktyvūs. Anksčiau manyta, kad tai tik tolimos praeities liekanos, naujausi tyrimai atskleidė, kad LINE veikla yra tiksliai reguliuojama smegenyse, ypač hipokampo srityje, ir gali būti siejama su kognityviniais gebėjimais, tokiais kaip mokymasis ir atmintis.
Aštuonkojo genome gausu transpozonų. Dauguma jų yra neaktyvūs, tačiau pasitelkę naujausius sekos nustatymo metodus sutelkdami dėmesį į tuos, kurie vis dar gali kopijuoti ir įklijuoti, tyrėjai nustatė LINE šeimos elementą aštuonkojų smegenų dalyse, kurios yra labai svarbios pažinimo gebėjimams.
„Žodžiu šokau ant kėdės, kai po mikroskopu pamačiau labai stiprų šio elemento aktyvumo signalą vertikalioje skiltyje, smegenų struktūroje, kuri aštuonkojuje yra mokymosi ir pažintinių gebėjimų vieta – kaip ir žmonių hipokampas“, – sakė Giovanna Ponte iš SZAD.
„Dviejų aštuonkojų rūšių smegenyse aktyvaus LINE šeimos elemento atradimas yra labai reikšmingas, nes jis papildo idėją, kad šie elementai atlieka specifinę funkciją, kuri neapsiriboja kopijavimu ir įklijavimu“, – sakė Sangesas. Tyrimas paskelbtas m BMC biologija.
Seadragon atrodo
Oregono universiteto mokslininkų teigimu, sedragonų, kurie gamtoje randami tik Australijoje, atveju transpozonai galėtų paaiškinti tą išskirtinę išvaizdą, kurią taip vertina povandeniniai fotografai.
Sekvenuodami tiek piktžolėtųjų, tiek lapinių Seadragon veislių genomus, mokslininkai nustatė, kad trūksta pagrindinės genų grupės, kuri kitiems stuburiniams gyvūnams tiesiogiai vystosi veido, dantų, priedų ir nervų sistemos dalių vystymuisi.
„Slibinai yra keistieji rutuliai jau keistų žuvų grupėje“, – pastebėjo tyrimo asistentas prof. Clay Smallas, turėdamas omenyje savo artimus giminaičius. Syngnathidae šeima, jūrų arkliukai ir pypkės.
„Daug domina evoliucijai tokie dalykai, kaip galva ir veidas“, – sakė vyresnioji mokslinė bendradarbė Susie Bassham, kartu su Small vadovavusi tyrimui. „O sedragonai gali būti tinkami atvejo tyrimai tokio pobūdžio klausimams dėl didelių skirtumų, kurie gana greitai išsivystė. Ji sakė, kad kartu su jūrų arkliukais ir vamzdinėmis žuvimis jie atsišako maždaug prieš 50 milijonų metų, „tai palyginti neseniai, vertinant pagal evoliucijos standartus“.
Gavę retą prieigą prie audinių mėginių per Beržo akvariumą Scripps Research ir Tennessee akvariume, tyrėjai išanalizavo seadragonų genetines sekas ir jūrų arkliukų bei pypkės žuvų sekas. Palyginti su kaulėtomis žuvimis, tokiomis kaip zebrafish ir lazdelės, visi Syngnathidae jiems trūko genų, kurie vadovauja vystymuisi, tačiau, skirtingai nei jų giminaičiai, seadragonuose taip pat buvo didesnis nei įprastas transpozonų kiekis.
Specializuotas rentgeno mikroskopas buvo naudojamas didelės skiriamosios gebos 3D 30 cm piktžolėto sardagono vaizdui užfiksuoti.Phyllopteryx taeniolatus). Jis buvo nuskaitytas dalimis, sujungiant vaizdus, kad susidarytų visas vaizdas, atskleidžiantis smulkiausias seragagono kaulų detales.
„Niekas niekada anksčiau taip neįsivaizdavo jokios seragagono dalies“, - sakė Bassham. „Matėme, kad lapinių irklų atraminės konstrukcijos buvo spygliuočių detalės, o tada prie galų buvo pridėti mėsingi priedai. Ji teigė, kad tai sustiprino mintį, kad tai, kas atrodė kaip dekoratyviniai priedai, išsivystė iš spygliuočių.
Grupė tikisi, kad sedragonų genomo sekų paskelbimas viešai prieinamas padės suprasti, kaip keistos būtybės išsivystė, ir pastangas juos išsaugoti. Jų tyrimas paskelbtas m Nacionalinių mokslų akademijų darbai.
Taip pat „Divernet“: Ar paėmėte jūrų drakoną?, Rūpinimasis Drakono guolyje, „Ruby Seadragons“ debiutuoja gyvai
