Macki wyrwane z olbrzymich ukwiałów ujawniają nowe wglądy genetyczne w ojczyznę Nemo

Pomimo długiej i niebezpiecznej podróży przedstawionej w Pixar’s Finding Nemo, błazenki (i inne gatunki zawilców) w prawdziwym życiu są blisko spokrewnione ze swoimi podwodnymi domami. Jako małe larwy, ukwiały wybierają olbrzymie ukwiały – macki z gromady Cnidaria – na osiedlenie się, pozostając tam do końca życia.

Ukwiały były przedmiotem szeroko zakrojonych badań naukowych, ale niewiele wiadomo na temat żywicieli, od których zależą. Teraz badania prowadzone przez naukowców z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ujawniły nowe szczegóły dotyczące historii ewolucji ukwiałów olbrzymich, a w przyszłości mogą pomóc w lepszym zrozumieniu interakcji między ukwiałami a ich żywicielami. . Badanie zostało opublikowane jako cover story w sierpniowym wydaniu Zoologiami.

Badanie ukwiałów olbrzymich, przeprowadzone przez doktoranta Ryo Kashimoto i współpracowników, znalazło się na okładce sierpniowego wydania Zoology.

Profesor Vincent Laudi, który przewodniczy Morska jednostka Eco-Evo-Devo w OIST. „Ryby są chronione przez macki ukwiałów, które ich nie żądlą.Z kolei ryby bronią ukwiałów przed drapieżnikami i pobudzają metabolizm ukwiałów.

Kontynuował: „Ale istnieje wiele pytań, na które wciąż należy odpowiedzieć. Nadal nie znamy dokładnych mechanizmów molekularnych, które zapobiegają ukąszeniom ukwiałów, ani dlaczego tylko niektóre gatunki ukwiałów olbrzymich mogą działać jako żywiciele dla każdego gatunku ukwiałów. Zawilce. Niezbędne jest uzyskanie większej ilości informacji molekularnych na temat ukwiałów.

W badaniu naukowcy wycięli macki osobnikom siedmiu różnych gatunków ukwiałów olbrzymich, które są żywicielami sześciu różnych gatunków ryb ukwiałowych występujących na Okinawie.

Następnie naukowcy wykorzystali RNA-seq, technologię tańszą i łatwiejszą niż sekwencjonowanie genomu, aby wykryć wszystkie różne cząsteczki RNA wytwarzane w mackach ukwiałów. Naukowcy zidentyfikowali tysiące genów ukwiałów i wykorzystali zestaw tych genów, wspólny dla wszystkich parzydełkowców, do zbudowania drzewa ewolucyjnego. W porównaniu z poprzednimi drzewami drzewo to było w stanie po raz pierwszy określić, w jaki sposób różne gatunki ukwiałów są ze sobą ewolucyjnie powiązane.

Drzewa filogenetyczne potwierdziły, że ukwiały olbrzymie dzielą się na trzy główne grupy – Entacmaea, Heteractis i Stichodactyla. Drzewo potwierdziło również wcześniejsze badania, stwierdzając, że olbrzymie ukwiały Heteractis magnifica, obecnie zaliczane do Heteractis, są w rzeczywistości bardziej spokrewnione z ukwiałami Stichodactyla.

„H. Magnifica ma bardzo mylący wygląd. Wysokie macki są podobne do tych widywanych na innych ukwiałach, a nie do macek przypominających dywan widzianych na Stechodactyla” – powiedział Ryo Kashimoto, doktorant w jednostce Marine Eco-Evo-Devo. i pierwszy autor badania: „Wygląd ma realne ograniczenia, jeśli chodzi o identyfikację gatunków, dlatego potrzebujemy danych molekularnych”.

Heteractis magnifica (zdjęcie po lewej) jest obecnie klasyfikowane w obrębie Heteractis, ponieważ jego długie macki przypominają inne ukwiały, takie jak Heteractis crispa (zdjęcie w środku). Jednak informacje genetyczne wykazały, że H. magnifica może w rzeczywistości należeć do rodzaju Stichodactyla, grupy ukwiałów, które zazwyczaj mają krótkie, przypominające dywan macki, takich jak Stichodactyla gigantea (zdjęcie po prawej). W przeciwieństwie do ludzi, Amphiprion ocellaris, fałszywa ryba błazenek (zdjęcie po lewej i prawej), znaleziona w morzach wokół Okinawy, nie daje się zwieść długimi pazurami. Może żyć tylko z S. gigantea i H. magnifica, co stanowi dalsze potwierdzenie bliskiego pokrewieństwa genetycznego między zawilcami.

Naukowcy skupili się również na genach związanych z nicieniami — komórkami parzącymi występującymi u parzydełkowatych — oraz ważnym elementem układanki, który pomaga zrozumieć, w jaki sposób oddziałują ukwiały i ukwiały olbrzymie.

„Zrozumienie genów zaangażowanych w funkcję komórek nicieni, a tym samym toksyczność gatunków ukwiałów, jest istotną częścią zrozumienia, co sprawia, że ​​ukwiały olbrzymie są odpowiednim żywicielem dla konkretnych ryb ukwiałowych” – wyjaśnił Kashimoto.

Grupa badawcza zidentyfikowała około 200 potencjalnych genów nicieni, wykorzystując jako odniesienie znane geny i białka nicieni u innych typów parzydełkowatych. Kiedy zbudowali drzewo filogenetyczne przy użyciu tylko tych genów, wykazali tę samą strukturę rozgałęzień drzewa filogenetycznego, którą ustalili wcześniej naukowcy, co oznacza, że ​​te potencjalne geny nicieni są najbardziej podobne do tych z tej samej grupy. Do gatunku tego należał H. magnifica, który zawiera geny komórek nicieni blisko spokrewnionych z jego prawdziwą grupą ewolucyjną, Stichodactyla.

Naukowcy odkryli również, że liczba potencjalnych genów związanych z komórkami nitkowatymi była podobna w przypadku wszystkich gatunków ukwiałów olbrzymich. Wskazuje to, że różnice w toksyczności są prawdopodobnie spowodowane zmianami w kilku genach lub w sile ekspresji genów.

Idąc dalej, grupa badawcza planuje przyjrzeć się zmianom poziomu ekspresji, zarówno wśród różnych gatunków ukwiałów olbrzymich, jak i wśród tych samych gatunków, które były lub nie były gospodyniami ryb ukwiałowych.

Naukowcy prowadzą również projekt sekwencjonowania pełnego genomu ukwiałów olbrzymich.

Konstantin Halturin, starszy autor i były naukowiec zespołu w OIST jednostka genomu morskiego.

Informacje o artykule

Tytuł: Transkrypcja olbrzymich ukwiałów z Okinawy jako narzędzie do zrozumienia ewolucji ich ewolucji i symbiotycznych relacji z ukwiałem

Czasopismo: Zoologia

Autorzy: Ryo Kashimoto, Miyako Tanimoto, Saori Miura, Noriyuki Satoh, Vincent Laudette, Konstantin Haltoren

Data: 2 maja 2022

DOI: 10.21008 / zs210111