Araştırmacıların genomunu dizilediği solucan. Kredi: Londra Queen Mary Üniversitesi
Bilim adamları, embriyodaki düzinelerce genin etkinleşme zamanı ile hayvanların yaşam döngülerinin evrimi arasında bir bağlantı olduğunu gösteriyor.
Bir yüzyıldan fazla bir süredir, farklı hayvan türlerinin sergilediği çeşitli yaşam döngüleri biyologların kafasını karıştırıyor. İnsanlar ve omurgalıların çoğu da dahil olmak üzere bazı türler doğrudan bir yetişkinin tam biçimli -ancak daha küçük- bir versiyonuna dönüşürken, diğerleri larva olarak bilinen ve sonunda yetişkin muadillerine dönüşen ara formların ortaya çıkışını içeren büyüleyici bir metamorfik süreci takip eder.
Yine de, araştırmacıların larvaların neden var oldukları ve nasıl ortaya çıktıkları konusundaki anlayışları sınırlıydı. Daha da önemlisi, bu konuyu ele alan büyük ölçekli karşılaştırmalı araştırmalar, daha önce bir hayvanın genetik bilgisini (genom) sıralamaya ve organizmanın büyürken bu bilgiyi nasıl kullandığını bulmaya dayalı modern teknikleri kullanmamıştı. Şimdiye kadar.
Prestijli Nature dergisinde yayınlanan, Londra Queen Mary Üniversitesi’nden (QMUL) bir ekip tarafından yürütülen bir çalışmada, araştırmacılar ilk kez embriyoların nasıl bir larva oluşturduğunu açıklayan mekanizmayı ortaya çıkardı. veya yetişkinin minyatür bir versiyonu.
Makalelerinde, embriyogenezle (döllenmiş bir yumurtanın bir organizmaya dönüşmesi) ilgili temel genlerin aktivasyon zamanlamasının, bir canlının varlığı veya yokluğuyla ilişkili olduğunu kanıtlıyorlar. larva aşaması ve larvanın çevrelerinden mi beslenip beslenmediğine veya annenin yumurtaya bıraktığı beslenmeye mi bağlı olduğuna bağlıdır.
Queen Mary’de doktora adayı ve çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Francisco M. Martín-Zamora, şunları söyledi: : “Evrimin, hayvan embriyolarının “zamanı söyleme” şeklini, gelişimin erken ya da geç önemli gen gruplarını etkinleştirmek için nasıl şekillendirdiğini görmek etkileyici. Bir larva aşamasının hayatta kalmanız için artık gerekli olmadığını varsayalım. Bu durumda, örneğin, gövdeyi daha önce oluşturmak ve bunun yerine doğrudan bir yetişkine dönüşmek için genleri etkinleştirmek evrimsel açıdan avantajlı olabilir.”
Bu yeni çalışmada, annelidler adı verilen üç deniz omurgasız solucan türündeki genetik bilginin, aktivitenin ve düzenlemenin kodunu çözün. Bunları, 500 milyon yıldan fazla evrimle ayrılmış 60’tan fazla türün 600’den fazla veri kümesini içeren geniş ölçekli bir çalışmada diğer türlerin halka açık veri kümeleriyle birleştirdiler. University College London’dan çalışmanın ana işbirlikçilerinden Dr. Ferdinand Marlétaz, “Yalnızca laboratuvarda oluşturulan deneysel veri kümelerini ve sistematik hesaplamalı analizleri birleştirerek bu keşfedilmemiş yeni biyolojiyi çözebildik” dedi.
Dr. Queen Mary’den doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın eş-ilk yazarı Yan Liang şunları söyledi: “Teknikler birkaç yıldır ortalıkta dolaşırken, hiçbir ekip onları bu amaç için kullanmamıştı. Oluşturduğumuz veri kümeleri ve geliştirdiğimiz metodolojiler, diğer araştırmacılar için son derece güçlü kaynaklar olacak.”
Dr. Queen Mary’de Organizma Biyolojisi Kıdemli Öğretim Üyesi ve bu araştırmanın kıdemli yazarı Chema Martín-Durán şunları söyledi: “Gelişim biyolojisi büyük ölçüde fareler, sinekler ve model organizmalar olarak bildiğimiz diğer köklü türlere odaklanır. Çalışmamız, genellikle göz ardı edilen model olmayan türlerin büyüleyici biyolojisinin, hayvan gelişiminin nasıl çalıştığını ve nasıl evrimleştiğini anlamak için kritik öneme sahip olduğunu gösteriyor.”
Gövdeyi oluşturan genler, yani kafayı takip eden vücut bölgesi ve kuyruğa kadar koşar – her şeyden önemlidir. Bazı türler, “kafa larvaları” olarak bilinen neredeyse hiç gövdesi olmayan larvalar oluşturacak ve baş ve kuyruklu tüm hayvanların atalarına kadar uzanmış olabilir. Gövdeyi oluşturacak genler embriyogenezde daha erken aktive olduğundan ve larva özellikleri aşamalı olarak kaybolduğundan, doğrudan gelişim ve doğrudan embriyogenezden küçük bir yetişkin oluşturmak, bizim ve çoğu omurgalı gibi birçok hayvan grubunda daha sonra evrimleşirdi.
Friedrich-Schiller-Üniversitesi Jena’da Profesör Dr. Andreas Hejnol, “Alandaki diğer araştırmacıların, hayvan yaşam döngülerinin evrimi gibi heyecan verici konuyu incelemeye devam edeceklerini ve ileri sürdüğümüz hipotez için daha fazla kanıt sağlayacaklarını umuyoruz” dedi. , Almanya ve ekibin işbirlikçisi.
Referans: “Annelid fonksiyonel genomikler, ikili yaşam döngülerinin kökenlerini ortaya koyuyor” yazan Francisco M. Martín-Zamora, Yan Liang, Kero Guynes, Allan M. Carrillo-Baltodano, Billie E. Davies, Rory D. Donnellan, Yongkai Tan, Giacomo Moggioli, Océane Seudre, Martin Tran, Kate Mortimer, Nicholas M. Luscombe, Andreas Hejnol, Ferdinand Marlétaz ve José M. Martín-Durán, 25 Ocak 2023, Nature.{ 9} DOI: 10.1038/s415 86-022-05636-7
QMUL araştırmacıları tarafından yönetilmesine rağmen bu çalışma, University College London, Imperial College London ve Galler Ulusal Müzesi’nden ortak çalışanlarla bir düzineden fazla araştırmacının multidisipliner bir işbirliğidir. Birleşik Krallık; Japonya’daki Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü; Almanya’daki Friedrich-Schiller-Üniversitesi Jena; ve Norveç’teki Bergen Üniversitesi.
Avrupa Araştırma Konseyi’nin (ERC) Avrupa Birliği Ufuk 2020 programı ve ayrıca Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi (BBSRC), Royal Society ve Japonya Bilimi Teşvik Derneği.