Ugró gének, aka A transzpozonok talán a legtöbbünk számára ismeretlenek, de szerepelnek két nemrégiben készült tanulmányban, amelyek a búvárok által nagyra értékelt tengeri élőlényekkel – polipokkal és tengeri lényekkel – kapcsolatosak, és megmagyarázhatják az e lényeket övező rejtélyek egy részét.
A transzpozon egy DNS-szekvencia, amely képes mozogni egy genomon belül, a sejtben található DNS-utasítások halmazában. A transzpozonok megkeverhetik vagy megkettőzhetik magukat molekuláris másolás és beillesztés vagy akár kivágás és beillesztés mechanizmusok segítségével, és gyors genetikai változásokat okozhatnak, amikor beillesztik magukat egy gén közepébe vagy annak közelébe, megakadályozva a gén normális működését.
A transzpozonok az emberi agy genomjának 45%-át teszik ki, de most először találták meg őket egy gerinctelen állat agyában. polip – és ez talán csak megmagyarázza bizonyítottan magas intelligenciáját.
A vizsgálatot egy 20 fős nemzetközi kutatócsoport végezte, akiket Remo Sanges a trieszti Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) és Graziano Fiorito, a nápolyi Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) munkatársa koordinált.
A tudósok szerint a polipok „rendkívül összetett” agya és kognitív képességei egyedülállóak a gerinctelenek körében, és úgy vélik, hogy az ugráló gének a kulcsa ennek a gerinces-szerű összetettségnek, miután mindkét faj agyában megtalálták őket. polip (polip vulgaris) és kaliforniai polip (polip bimaculoides).
Az emberekhez hasonlóan egyes transzpozonok inaktívak, mert idővel mutációkat halmoztak fel, míg másokat, bár épek, a sejtes védekező mechanizmusok blokkolnak – bár még a transzpozonok töredékei és törött másolatai is nyersanyagot jelenthetnek az evolúcióhoz – állítják a kutatók.
A legrelevánsabb transzpozonok, az úgynevezett Long Interspersed Nuclear Elements (LINE) potenciálisan aktívak maradnak. Korábban azt hitték, hogy csak a távoli múlt maradványai, a legújabb kutatások kimutatták, hogy a LINE-aktivitás finoman szabályozott az agyban, különösen a hippocampus területén, és összefüggésbe hozható olyan kognitív képességekkel, mint a tanulás és a memória.
A polip genomja gazdag transzpozonokban. A legtöbb inaktív, de a legújabb szekvenálási technikák segítségével a másolásra és beillesztésre még mindig képes személyekre összpontosítva a kutatók azonosították a LINE család egyik elemét a polip agyának olyan részein, amelyek döntő fontosságúak a kognitív képességek szempontjából.
„Szó szerint felugrottam a székre, amikor mikroszkóp alatt ennek az elemnek az aktivitásának nagyon erős jelét láttam a függőleges lebenyben, az agy szerkezetében, amely a polipban a tanulási és kognitív képességek székhelye – akárcsak a hippokampusz az emberekben” – mondta Giovanna Ponte, a SZAD munkatársa.
"A LINE család egyik elemének felfedezése, amely a két polipfaj agyában aktív, nagyon fontos, mert alátámasztja azt az elképzelést, hogy ezeknek az elemeknek a másoláson és beillesztésen túlmutató sajátos funkciójuk van" - mondta Sanges. A tanulmány ben jelent meg BMC Biológia.
Seadragon néz ki
Az Oregoni Egyetem tudósai szerint a vadonban csak Ausztráliában előforduló tengeri szárnyasok esetében a transzpozonok megmagyarázhatják a víz alatti fotósok által oly nagyra becsült jellegzetes megjelenést.
A füves és leveles Seadragon genomjának szekvenálásával a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a gének azon kulcscsoportja hiányzik, amely más gerinceseknél az arc, a fogak, a függelékek és az idegrendszer egyes részei fejlődését közvetlenül befolyásolja.
„A tengeri sárkányok furcsa golyók a már amúgy is furcsa halak csoportjában” – jegyezte meg Clay Small professzor, a kutatási asszisztens a közeli rokonaikra utalva. Syngnathidae család, csikóhal és pipahal.
„Nagyon nagy az érdeklődés az iránt, hogy az olyan dolgok, mint a fej és az arc mennyire képlékenyek az evolúció szempontjából” – mondta Susie Bassham tudományos főmunkatárs, aki Small-lal együtt vezette a tanulmányt. "És a tengerészek jó esettanulmányok lehetnek az ilyen kérdésekre, mivel rendkívül gyorsan fejlődtek ki." A csikóhalakkal és a pipahalakkal együtt körülbelül 50 millió évvel ezelőtt ágaztak el, „ami evolúciós mércével mérve viszonylag nemréginek számít”.
A Scripps Research és a Tennessee Aquarium Birch Akváriumán keresztül ritka hozzáférést kaptak szövetmintákhoz, így a kutatók elemezték a seadragonok genetikai szekvenciáját, valamint a csikóhalak és csőhalak genetikai szekvenciáját. Összehasonlítva a csontos halakkal, mint a zebrahal és a pálcika, az összes Syngnathidae hiányoztak a fejlődést irányító gének, de rokonaikkal ellentétben a seadragonok a szokásosnál nagyobb mennyiségű transzpozont is tartalmaztak.
Speciális röntgenmikroszkóppal nagy felbontású 3D-s képet készítettek egy 30 cm-es gazos tengeri tengeri réceről (Phyllopteryx taeniolatus). Részekben szkennelték, a képeket összeillesztve, hogy teljes képet kapjanak, amely felfedte a Seadragon csontjainak legfinomabb részleteit.
„Soha senki sem képzelt még ilyen módon egy tengeri sárkány egyetlen részét sem” – mondta Bassham. "Láthattuk, hogy a leveles lapátok tartószerkezetei tüskék kidolgozásából készültek, majd a húsos függelékeket hozzáadták a végekhez." Azt mondta, ez megerősítette azt az elképzelést, hogy a díszes függelékek tüskékből fejlődtek ki.
A csapat reméli, hogy a seadragonok genomszekvenciáinak nyilvános hozzáférhetővé tétele segít megérteni, hogyan fejlődtek ki a furcsa lények, valamint a megőrzésükre tett erőfeszítéseket. Tanulmányukat ben tették közzé Proceedings of the National Academies of Sciences.
A Diverneten is: Készítettél Seadragont?, Gondoskodás a Sárkány barlangjában, A Ruby Seadragons élőben debütál
