Monterey Bay Akvaryum Araştırma Enstitüsü’nden (MBARI) araştırmacılar, petek denizanalarını veya ktenoforları incelemek için genetiği kullandılar ve türler içinde yeni çeşitlilik keşfettiler.
Bilim adamları tarafından ktenoforlar (“teen-oh-fours” olarak telaffuz edilir) olarak bilinen taraklı jöleler, güzellikleriyle büyüler, ancak bu büyüleyici yaratıklar, hassas doğaları nedeniyle yeterince çalışılmamıştır. MBARI araştırmacıları, bu hayvanlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için genetiğin gücünden yararlandı.
Molecular Ecology Resources dergisinde yayınlanan bir çalışmada, MBARI araştırmacıları Lynne Christianson, Shannon Johnson, Darrin Schultz ve Steve Haddock belirli bir geni incelediler. tarak jölelerinde sıra. Bu sekans, bu hayvan grubu içinde anlatılmamış çeşitliliği ortaya çıkardı.
“Genetiği kullanarak, daha önce tek bir tür olarak kabul edilen, ancak şimdi daha yaygın olarak görülen bazı türler de dahil olmak üzere, bazı gruplarda şaşırtıcı çeşitlilik keşfettik. Çalışmanın baş yazarı ve MBARI’de kıdemli bir araştırma teknisyeni olan Lynne Christianson, “çoklu tür olabilir” dedi. Bu araştırma aynı zamanda bilim için yeni olan birkaç tarak jöle türünü de ortaya çıkardı.
Bu çalışma—David ve Lucile Packard Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri—eDNA veya çevresel DNA kullanan petekli jöleler üzerine gelecekteki araştırmalar için kapıyı açar. eDNA, deniz hayvanlarını deniz suyunda geride bıraktıkları sürüklenen genetik materyal parçalarından tespit etme konusunda umut vaat ediyor. Christianson, “Önemli olarak, halka açık veritabanlarıyla paylaştığımız genetik veriler, okyanus ekosistemlerinin karmaşıklığını ortaya çıkarmaya yardımcı olmak için eDNA’yı kullanan diğer kişiler için değerli bir referans sağlayacaktır” dedi.
Bilim adamları, Şimdiye kadar 200 tarak jöle türü. Çeşitli şekillerde, boyutlarda, renklerde ve desenlerde gelirler. Bazıları küçüktür, diğerleri ise bu dev jöle (Aulacoctena sp.) gibi oldukça büyük olabilir – bir futbol topundan daha büyük olabilir. Hepsi okyanus ekosistemlerinde ayrılmaz bir rol oynar. Kredi: © 2006 MBARI
İnek denizanaları, sığ derinliklerden derin deniz tabanına ve ılık tropik denizlerden soğuk kutup sularına kadar okyanusun her yerinde yaşar. Deniz ekosistemlerinin önemli bir parçası olmalarına rağmen, bozulmamış örnekleri, özellikle derin denizlerden toplamanın zorluğu, bunların incelenmesini zorlaştırıyor. MBARI Kıdemli Bilim Adamı Steve Haddock, “Çoğu bilim insanı taraklı jöleleri fark edilebilir bir şekilde toplayamaz; bunlar çok kırılgandır,” diye açıkladı.
Mavi su dalışı, çeşitli tekniklerden biridir. MBARI araştırmacıları tarafından hassas ktenoforları toplamak için kullanılır. Kaynak: Steve Haddock © 2018 MBARI
Ancak MBARI, bu narin akıntılı gemileri incelemek için benzersiz bir donanıma sahiptir.
MBARI’nin araştırma gemileri, bir tür tüplü dalış olan mavi su dalışı için bir platform sunar. açık denizde asılı çok uzaklara ve uzaktan kumandalı araçlar (ROV’ler) adı verilen özel robotik su altı araçlarının konuşlandırılması).
MBARI araştırmacıları, türler arasındaki tür farklılıklarını göstermek için COI dizilerini kullanarak bir ilişki “ağacı” hazırladılar. jöleleri tarak. Bu ağacı, diğer araştırmacıların bir ilgi grubu için hangi DNA primerlerinin en iyi şekilde çalışacağını belirlemelerine yardımcı olmak için kullandılar. Ana dallar arasında loblu tarak jöleleri (pembe), beroidler (mavi) ve deniz tabanında yaşayan platiktenler (yeşil) bulunur. Kredi: Christianson ve ark. 2021 Molecular Ecology Resources
Hem tüplü hem de su altı araçlarını kullanan MBARI araştırmacıları, laboratuvarda araştırma yapmak üzere dikkatli bir şekilde taraklı jöleler toplayabildi.Bazı örnekler zarar görmüş, türler arasındaki bazı ayırt edici özellikler şifreli ve bazı dokular muhafaza edilemeyecek kadar hassas. MBARI araştırmacıları, canlı hayvanların görünüşünü incelemenin yanı sıra, örneklerini belirlemek ve kataloglamak için genetiğe yöneldiler.
Önceki araştırmalar, tren raylarının tarak jölesinden (Deiopea kaloktenota, resimde) etkilenip etkilenmediğini sorguladı. tavşan kulaklı petek denizanasının genç bir formu olabilir (sıradaki Kiyohimea usagi). Ancak genetik analiz, ikisinin gerçekten de benzersiz olduğunu doğruladı ve Kaliforniya’nın merkezi açıklarında aslında iki Deiopea türü olma olasılığını artırdı. Kredi: © 2020 MBARI
Mitokondriyal gen sitokrom-c-oksidaz alt birim I (COI), hayvanlar için genetik bir parmak izi gibidir. Bu gen, türleri ve hatta coğrafi alt popülasyonları ayırt etmek için arılardan babunlara kadar her şeyde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yine de, bir ktenofor “parmak izi” kitaplığı oluşturmak kolay bir iş değildi.
Önceki araştırmalar, tren rayı jölesinin (Deiopea kaloktenota, önceki) bir jüvenil formu olup olmadığını sorguluyordu. tavşan kulaklı jöle (Kiyohimea usagi, resimde). Ancak genetik analiz, ikisinin gerçekten de benzersiz olduğunu doğruladı ve Kaliforniya’nın merkezi açıklarında aslında iki Deiopea türü olma olasılığını artırdı. Kredi: © 2019 MBARI
Araştırmacılar, bu genleri okumak için primerleri (bir türün genomunda bulunan DNA bölümlerini tamamlayan ve genetik dizilimi başlatmak için bağlantı noktaları görevi gören kısa, üretilmiş DNA parçaları) kullanır. Peteklerin DNA’sı diğer hayvanlardan o kadar farklıdır ki, standart primerler çoğu tarak jölesi türü için çalışmaz. Ekip bu sorunu çözmek için yola çıktı. İlk olarak, ekibin jöle COI dizileri üzerinde çalışacak primerler yapması gerekiyordu. Bunu tarak jölelerinin genomlarını inceleyerek ve yüzlerce primer kombinasyonunu test ederek yaptılar. Ardından, topladıkları yüzlerce jöle örneğinden bireysel dizilerin kitaplığını oluşturmak için bu primerleri kullandılar. Bunlar, çalışmanın en etkili iki sonucu.
COI gen dizilerinin karşılaştırılması, loblu jöle cinsi Bolinopsis’in soy ağacının iki dalını ortaya çıkardı. Bir dal dört tropik tür ve ilgili siğilli denizanasından (Mnemiopsis leidyi) oluşurken, bir dal daha soğuk ılıman sulardan iki tür içeriyordu. Kredi: © 2006 MBARI
Ekip, daha önce yalnızca 15’inin temsil edildiği küresel veri tabanına 72 tür ekleyerek petek denizanalarından en eksiksiz DNA dizileri kitaplığını oluşturdu. Ayrıca, COI geninin dizilimlerini karşılaştırarak, tarak denizanaları için tür düzeyinde daha doğru bir aile ağacı oluşturdular.
Bu yeni genetik bilgi kitaplığı, benzer görünen türler arasındaki ilişkileri netleştirmeye yardımcı oldu. Genetik araştırmalar, yaygın türler hakkında birçok yeni soruyu ateşledi.
COI geninin incelenmesi, Kaliforniya kıyılarında görülen Bathocyroe cinsindeki taraklı jölelerin kimliklerine yeni bir ışık tuttu. Genetik analiz, Orta Sahil açıklarında üç farklı – ve muhtemelen daha önce bilinmeyen – türün meydana gelebileceğini öne sürdü. Kredi: © 2003 MBARI
MBARI araştırmacıları sık sık orta Kaliforniya kıyılarında deniz tarağı jölesini (Bathocyroe sp.) gözlemler. Ancak COI genine daha yakından bakıldığında, kıyılarımızda üç farklı türün yaşadığı öne sürüldü. Daha da merak uyandırıcı mı? Hiçbiri cinsteki bilinen üç türle uyumlu görünmüyor. Tanınmış Bathocyroe türlerinden görünüm ve derinlik dağılımındaki küçük farklılıklar, Kaliforniya’nın Merkez Sahili açıklarındaki üç türün bilim için yeni olabileceğini düşündürüyor.
Kanlı karın peteği (Lampocteis cruentiventer, resimde) ), Monterey Körfezi’nin derinliklerindeki en çarpıcı petek denizanalarından biridir.Yeni genetik analiz, bilim adamlarının bu ikisinin kızıl ktenoforun garip renk morfları değil, aslında farklı türler olduğu yönündeki şüphelerini doğruladı. Kredi: © 2006 MBARI
MBARI’nin ROV’leri, okyanusun gece yarısı bölgesinin anlatılmamış çeşitliliğini ortaya çıkarmada etkili olmuştur. 34 yıllık araştırmasında MBARI, daha önce bilim adamları tarafından bilinmeyen 200’den fazla türü belgeledi. Böyle bir buluntu, kanlı karın peteği jöleydi (Lampocteis cruentiventer). MBARI bilim adamları George Matsumoto ve Bruce Robison, 2001 yılında bu türün orijinal tanımına katkıda bulundular. Araştırmacılar bazen aynı vücut şekline sahip, ancak imza kırmızı renginden yoksun bireyler görüyorlar. Bir varyant kehribar rengi bir görünüme sahipken, daha derine oturan bir başka varyant parlak eflatundur. COI genine bakıldığında, bilim adamlarının bunların benzersiz renk morfları değil, muhtemelen ayrı türler olduğu yönündeki şüpheleri doğrulandı.
Kanlı göbek jölesi (Lampocteis cruentiventer), en çarpıcı türlerden biridir. Monterey Körfezi’nin derinliklerinde jöleleri tarayın. Bazen MBARI’nin ROV’leri kehribar renkli bir varyantla (resimde) ve derinde yaşayan mor renkli bir varyantla (sonraki) karşılaşır. Yeni genetik analiz, bilim adamlarının bu ikisinin kızıl ktenoforun garip renk morfları değil, aslında farklı türler olduğu yönündeki şüphelerini doğruladı. Kredi: © 2004 MBARI
Şu anda bilinen veya tanımlanan 200 tarak denizanası türü vardır. COI gen dizileri, bunlardan bazılarının genetik olarak farklı birden fazla tür olabileceğini ima ettiğinden, bu sayı büyük olasılıkla üç hatta dört kat artacaktır.
“Ayrıntılı olarak inceleyebildiğimiz her yerde, Görünmeyen çeşitlilik, en iyimser tahminlerimizden bile daha fazla ktenofor türü olduğunu gösteriyor,” dedi Haddock.
Dünyanın dört bir yanından daha fazla yerden toplanan petek denizanalarını incelemek, bu hayvanlar arasındaki ilişkileri anlamak için kritik bir sonraki adım olacaktır. potansiyel olarak tanımlanmamış türlerin dizilerini bilim adamları tarafından resmen tanınan türlerin dizileriyle karşılaştırmak. COI geni, araştırmacıların çalışmalarını odaklamaları için yararlı bir başlangıç noktası sağlar.
Kanlı karınlı denizanası (Lampocteis cruentiventer), Monterey’in derinliklerindeki en çarpıcı tarak denizanalarından biridir. Koy. Bazen MBARI’nin ROV’leri kehribar renkli bir varyantla (önceki) ve derinde yaşayan mor renkli bir varyantla (resimde) karşılaşır. Yeni genetik analiz, bilim adamlarının bu ikisinin kızıl ktenoforun garip renk morfları değil, aslında farklı türler olduğu yönündeki şüphelerini doğruladı. Kredi: © 2002 MBARI
Bu çalışma, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının eDNA’da geride kalan petek denizanalarının genetik parmak izlerini okumaları ve okyanustaki yaşam çeşitliliğini kataloglama çabalarını geliştirmeleri için temel oluşturdu. Taraklı jöleler, bu grup için geride bıraktıkları eDNA’yı saptamak için gerekli COI gen dizilerinin azlığı nedeniyle, umut vadeden yeni hızlı tür tanımlama alanından büyük ölçüde dışlandı.
MBARI araştırma ekibi şimdi, diğer bilim adamları tarak jölelerinin hızlı bir şekilde tanımlanmasına başlayacak. MBARI ve ortak çalışanlarımızdan alınan numuneler, Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi arşivlerine daha önce sıralanandan beş kat daha fazla tarak jöle türü eklemiştir. Christianson, “Herkesin kullanması için eşi benzeri görülmemiş sayıda ktenofor türü için genetik dizilimler sağlıyoruz,” dedi.
Şu anda kim bilir hangi yeni keşifler bekliyor?
Referans: “Gizli çeşitlilik Lynne M. Christianson, Shannon B. Johnson, Darrin T. Schultz ve Steven H. D. Haddock, 5 Temmuz 2022, Molecular Ecology Resources.
DOI: 10.1111/1755. -0998.13459
.