Te maleńkie rybki „edytują” starożytne geny, aby mogły przetrwać wielomiesięczne susze

Mieszkając na obszarze półsuchym, Afrykański turkusowy zabijak opracował użyteczną sztuczkę biologiczną, która pozwala mu przetrwać wielomiesięczne susze, które co roku wysuszają jego błotniste stawy.

the Rozwój zarodka Te ryby o długości kciuka przestają rosnąć – wkrótce po tym, jak zaczyna się kształtować ich mózg i serce. Przez kilka miesięcy żyją w stanie zawieszenia aktywności, zwanego „trawieniem”, w celu przeczekania długich okresów suszy.

Naukowcy odkryli teraz, w jaki sposób afrykańska turkusowa ryba może zabić (Nothopranchius forzerii) radzi sobie ze sztuczką przeciwdziałającą suszy: wybierając starożytne geny ukryte w genomie, które powstały ponad 473 miliony lat temu.

Odkrycie to, do którego doszedł zespół badaczy ze Stanów Zjednoczonych i Niemiec, jest w tym kontekście zaskakujące N. Forzeri Zdolność do hibernacji rozwinęli dopiero około 18 milionów lat temu, kiedy przenieśli się do efemerycznych basenów.

Z przeprowadzonej przez zespół analizy genów ulegających ekspresji podczas diapauzy wynika, że ​​nabycie tej stosunkowo niedawnej umiejętności wiąże się z wykorzystywaniem przez ryby zabijające bardzo starożytnego sprzętu.

„Chociaż kminek ewoluował stosunkowo niedawno, geny specjalizujące się w kminku są naprawdę starożytne”. On tłumaczy Biolog molekularny Anne Brunet z Uniwersytetu Stanforda.

„Odkryliśmy, że większość genów odpowiedzialnych za latencję u zabójców jest bardzo bliska archaiczności, co oznacza, że ​​zostały zduplikowane u wspólnego przodka wszystkich kręgowców”.

Paralogi to pary genów powstające w wyniku skopiowania i wklejenia pojedynczego genu do genomu na tym samym chromosomie lub na oddzielnym chromosomie. Pomijając przypadkowe mutacje, to znaczy Duplikacja genu Jest to jeden z głównych sposobów powstawania nowych genów lub uzyskiwania nowych funkcji.

Zespół Bruneta odkrył, że u turkusowego zabijaka jeden gen w każdej parze paralogicznej ulegał silnej ekspresji w okresie diapauzy, podczas gdy jego partner był włączony podczas aktywnego rozwoju.

„Cały program jest jak dzień i noc” – Brunet On mówi.

Porównując afrykańskiego zabijaka turkusowego z innymi gatunkami zabijaka, z kminkiem i bez, naukowcy odkryli również, że N. Forzeri „Odblokował” części swojego genomu, aby wykorzystać tysiące starożytnych odpowiedników do opóźnienia.

Prawdopodobnie będą szukać sposobów przystosowania się do trudnych warunków środowiskowych i częściowo wyspecjalizowanych genów w… N. Forzeri Genom staje się coraz bardziej dostępny dla maszyn komórkowych, które tłumaczą te geny na działające białka.

Ten proces przebudowy genomu doprowadził do zmiany metabolizmu lipidów, w wyniku czego zarodki afrykańskiej turkusowej ryby zabijającej w okresie diapauzy wytwarzają więcej bardzo długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, co według naukowców może chronić ich genom przed uszkodzeniem.

Chociaż zarodki ryb zabijakowych nie do końca rywalizują z niesporczakami — mikroskopijnymi organizmami zdolnymi przetrwać dziesięciolecia bez wody, ponieważ ich komórki nie więdną — ich talent do tymczasowego zatrzymywania wzrostu bez uszkadzania niedojrzałych narządów w wyniku wytwarzania zbyt dużej ilości tłuszczu jest uważany za… niesamowity.

„Killifish to jedyny znany nam gatunek kręgowców, który może przejść diapauzę na tak późnym etapie rozwoju”. On mówi Param Priya Singh, bioinformatyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, która prowadziła badania wraz z biologiem obliczeniowym Adamem Reevesem z Uniwersytetu Stanforda.

„Mają rozwijający się mózg i serce, które przestaje bić w opóźnieniu, a następnie zaczyna od nowa”.

Poprzednie badania to wykazały To radykalne zawieszenie rozwoju w momencie, który według ciebie będzie krytyczny, Nie zmniejsza to żywotności Od w pełni rozwiniętej osoby dorosłej.

Teraz Singh i jego koledzy Mówi o swoim odkryciu Gruby styl przetrwania afrykańskiej turkusowej ryby zabijającej „otwiera możliwość… [developing] Strategie, w tym interwencje oparte na lipidach, mające na celu promowanie długoterminowej ochrony tkanek i zwalczanie chorób związanych z wiekiem.

Badanie zostało opublikowane w komórka.