Hüppavad geenid, aka transposoonid ei pruugi enamikule meist tuttavad olla, kuid need esinevad kahes hiljutises uurimuses, mis käsitlevad sukeldujate poolt hinnatud mereelukaid – kaheksajalad ja seadragonid – ning võivad selgitada mõningaid neid olendeid ümbritsevaid saladusi.
Transposoon on DNA järjestus, millel on võime liikuda genoomis, rakus leiduvate DNA juhiste komplektis. Transposoonid võivad end segada või dubleerida, kasutades molekulaarseid kopeerimis- ja kleepimis- või isegi lõikamis- ja kleepimismehhanisme, ning võivad põhjustada kiireid geneetilisi muutusi, kui nad sisestavad end geeni keskele või selle lähedusse, takistades sellel geenil normaalset töötamist.
Transposoonid moodustavad 45% inimese aju genoomist, kuid nüüd leiti neid esimest korda selgrootu ajust. kaheksajalg - ja see võib lihtsalt selgitada selle tõestatud kõrget intelligentsuse taset.
Uuringu viis läbi 20-liikmeline rahvusvaheline teadlaste meeskond, keda koordineerisid Remo Sanges Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzatist (SISSA) Triestes ja Graziano Fiorito Stazione Zoologica Anton Dohrnist (SZAD) Napolis.
Kaheksajalgade "äärmiselt keerulised" aju ja kognitiivsed võimed on selgrootute seas ainulaadsed, väidavad teadlased, ja nad arvavad, et hüppavad geenid on selle selgroogsete sarnase keerukuse võti pärast nende leidmist mõlema tavaliste ajudest. kaheksajalg (Kaheksajalg vulgaris) ja California kaheksajalg (Kaheksajalg bimaculoides).
Nagu inimestel, on ka mõned transposoonid passiivsed, kuna nendesse on aja jooksul kogunenud mutatsioone, samas kui teised, kuigi terved, on raku kaitsemehhanismide poolt blokeeritud – kuigi isegi transposoonide fragmendid ja katkised koopiad võivad pakkuda evolutsiooni toorainet, väidavad teadlased.
Kõige asjakohasemad transposoonid, mida tuntakse pikkade vahele jäävate tuumaelementidena (LINE), jäävad potentsiaalselt aktiivseks. Varem arvati, et need on vaid kauge mineviku jäänused, kuid hiljutised uuringud on näidanud, et LINE aktiivsus on ajus täpselt reguleeritud, eriti hipokampuse piirkonnas, ja seda võib seostada kognitiivsete võimetega, nagu õppimine ja mälu.
Kaheksajala genoom on rikas transposoonide poolest. Enamik neist on passiivsed, kuid kasutades uusimaid järjestustehnikaid, et keskenduda neile, kes on endiselt võimelised kopeerima ja kleepima, tuvastasid teadlased kaheksajala aju osades LINE perekonna elemendi, mis on kognitiivsete võimete jaoks ülioluline.
"Hüppasin sõna otseses mõttes toolile, kui nägin mikroskoobi all väga tugevat signaali selle elemendi aktiivsusest vertikaalsagaras, aju struktuuris, mis kaheksajalal on õppimise ja kognitiivsete võimete asukoht – täpselt nagu inimeste hipokampuses,” ütles Giovanna Ponte SZADist.
"Kahe kaheksajala liigi ajus aktiivse LINE-perekonna elemendi avastamine on väga oluline, kuna see lisab tuge ideele, et nendel elementidel on spetsiifiline funktsioon, mis ulatub kopeerimisest ja kleepimisest kaugemale," ütles Sanges. Uuring avaldatakse aastal BMC bioloogia.
Seadragon näeb välja
Oregoni ülikooli teadlaste sõnul võivad seadragonide puhul, mida leidub looduses ainult Austraalias, transposoonid seletada allveefotograafide poolt nii hinnatud iseloomulikke välimusi.
Sekveneerides nii umbrohuliste kui ka lehtedega seadragoni sortide genoome, leidsid teadlased, et teistel selgroogsetel puudub põhiline geenide rühm, mis suunab näo, hammaste, lisandite ja närvisüsteemi osade arengut.
"Meredraakonid on niigi veidrate kalade rühmas imelikud pallid," märkis uurimisassistent prof Clay Small, viidates nende lähisugulastele. Syngnathidae perekond, merihobused ja piibukalad.
"Huvi on suur selle vastu, kui evolutsiooniliselt elastsed on sellised asjad nagu pea ja nägu," ütles vanemteadur Susie Bassham, kes juhtis uuringut koos Smalliga. "Ja sedragonid võivad olla head juhtumiuuringud seda tüüpi küsimuste jaoks, kuna need on üsna kiiresti arenenud äärmuslike erinevuste tõttu." Ta ütles, et koos merihobuste ja piibukaladega hargnesid nad maha umbes 50 miljonit aastat tagasi, "mis on evolutsioonistandardite järgi suhteliselt hiljuti".
Saanud harva juurdepääsu koeproovidele Scripps Researchi ja Tennessee akvaariumi Birch Aquariumi kaudu, analüüsisid teadlased seadragonide ning merihobuste ja torukalade geneetilisi järjestusi. Võrreldes kondiste kaladega, nagu sebrakala ja kaljukala, on kõik Syngnathidae neil puudusid arengut suunavad geenid, kuid erinevalt nende sugulastest sisaldasid seadragonid ka tavapärasest suuremas koguses transposoone.
Spetsiaalset röntgenmikroskoopi kasutati kõrge eraldusvõimega 3D-kujutise jäädvustamiseks 30 cm pikkusest umbrohust mereragonist (Phyllopteryx taeniolatus). Seda skaneeriti osade kaupa, kusjuures pildid liideti kokku, et moodustada terviklik pilt, mis paljastas seadragoni luude peenemad detailid.
"Keegi polnud kunagi varem sel viisil kujutanud ühtegi seadragoni osa," ütles Bassham. "Nägime, et lehtedega labade tugistruktuurid tundusid olevat ogad ja seejärel lisati otstele lihavad lisad." Ta ütles, et see tugevdas ideed, et need, mis tundusid olevat dekoratiivsed lisandid, arenesid selgroost.
Meeskond loodab, et seadragonide genoomijärjestuste avalikult kättesaadavaks tegemine aitab mõista, kuidas kummalised olendid arenesid, ja ka püüdlusi neid säilitada. Nende uuring avaldati aastal Proceedings of the National Academies of Sciences.
Samuti Divernetis: Kas olete Seadragoni pildistanud?, Hoolitsemine Draakoni koopas, Ruby Seadragons teeb live-debüüdi
