Gene saritoare, Propriul rol transpozonii, ar putea fi nefamiliari pentru cei mai mulți dintre noi, dar ei apar în două studii recente referitoare la creaturile marine apreciate de scafandrii – caracatițe și dragoni de mare – și ar putea explica unele dintre misterele care înconjoară aceste creaturi.
Un transpozon este o secvență de ADN care are capacitatea de a se mișca în interiorul unui genom, setul de instrucțiuni ADN găsite într-o celulă. Transpozonii se pot amesteca sau se pot duplica, folosind mecanisme moleculare de copiere și inserare sau chiar de tăiere și lipire și pot provoca schimbări genetice rapide atunci când se introduc în mijlocul sau în apropierea unei gene, împiedicând acea genă să funcționeze normal.
Transpozonii reprezintă 45% din genomul creierului uman, dar acum au fost găsiți pentru prima dată în creierul unui nevertebrat, poulpe – și asta ar putea explica doar nivelul său ridicat de inteligență dovedit.
Studiul a fost realizat de o echipă internațională de 20 de cercetători coordonați de Remo Sanges de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) din Trieste și Graziano Fiorito de la Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) din Napoli.
Creierul „extrem de complex” și abilitățile cognitive ale caracatițelor sunt unice în rândul nevertebratelor, spun oamenii de știință, și consideră că genele sărituri sunt cheia acestei complexități asemănătoare vertebratelor după ce le-au găsit în creierul ambelor specii comune. poulpe (Caracatiţă vulgaris) și californian poulpe (Caracatiţă bimaculoides).
Ca și în cazul oamenilor, unii transpozoni sunt inactivi deoarece au acumulat mutații în timp, în timp ce alții, deși intacte, sunt blocați de mecanismele de apărare celulară – deși chiar și fragmentele și copiile sparte ale transpozonilor pot furniza materie primă pentru evoluție, spun cercetătorii.
Cei mai relevanți transpozoni, cunoscuți sub numele de Long Interspersed Nuclear Elements (LINE), rămân potențial activi. Considerat anterior a fi doar vestigii ale trecutului îndepărtat, cercetări recente au arătat că activitatea LINE este fin reglată în creier, în special în zona hipocampului, și ar putea fi asociată cu abilități cognitive precum învățarea și memoria.
Genomul caracatiței este bogat în transpozoni. Majoritatea sunt inactive, dar folosind cele mai recente tehnici de secvențiere pentru a se concentra asupra celor încă capabili să copieze și să lipească, cercetătorii au identificat un element al familiei LINE în părți ale creierului caracatiței cruciale pentru abilitățile cognitive.
„Am sărit literalmente pe scaun când, la microscop, am văzut un semnal foarte puternic de activitate al acestui element în lobul vertical, structura creierului care în caracatiță este sediul abilităților de învățare și cognitive – la fel ca și hipocampul la om”, a spus Giovanna Ponte de la SZAD.
„Descoperirea unui element din familia LINE activ în creierul celor două specii de caracatiță este foarte semnificativă, deoarece adaugă susținere ideii că aceste elemente au o funcție specifică care depășește copierea și lipirea”, a spus Sanges. Studiul este publicat în BMC Biologie.
Seadragon arată
În cazul dragonilor de mare, care se găsesc în sălbăticie doar în Australia, transpozonii ar putea explica acele înfățișări distinctive atât de apreciate de fotografi subacvatici, potrivit oamenilor de știință de la Universitatea din Oregon.
Prin secvențierea genomurilor atât ale soiurilor cu buruieni, cât și ale celor cu frunze de dragon de mare, oamenii de știință au descoperit că lipsește un grup cheie de gene care la alte vertebrate direcționează dezvoltarea feței, dinților, anexelor și părților sistemului nervos.
„Seadragons sunt ciudățeni într-un grup de pești deja ciudați”, a observat asistentul de cercetare profesor Clay Small, referindu-se la rudele lor apropiate din Syngnathidae familie, căluți de mare și peștișor.
„Există mult interes pentru cât de maleabile pentru evoluție sunt lucruri precum capul și fața”, a spus cercetătorul principal Susie Bassham, care a condus studiul împreună cu Small. „Și dragonii de mare pot fi studii de caz bune pentru acest tip de întrebare din cauza diferențelor extreme pe care le-au evoluat destul de repede.” Împreună cu căluți de mare și peștișori s-au ramificat în urmă cu aproximativ 50 de milioane de ani, a spus ea, „ceea ce este relativ recent, după standardele evoluției”.
Obținând acces rar la mostre de țesut prin Acvariul de mesteacăn de la Scripps Research și Tennessee Aquarium, cercetătorii au analizat secvențele genetice ale dragonilor de mare și pe cele ale căluților de mare și peștilor de pipă. În comparație cu peștii osoși, cum ar fi peștii zebra și spiniculele, toate Syngnathidae le lipseau genele care ghidează dezvoltarea, dar, spre deosebire de rudele lor, dragonii de mare conțineau și cantități mai mari decât de obicei de transpozoni.
Un microscop cu raze X specializat a fost folosit pentru a captura o imagine 3D de înaltă rezoluție a unui dragon de mare de 30 cm (Phyllopteryx taeniolatus). A fost scanat în secțiuni, cu imaginile cusute împreună pentru a forma o imagine completă care a dezvăluit cele mai fine detalii ale oaselor dragonului de mare.
„Nimeni nu și-a imaginat vreodată vreo parte a unui dragon de mare în acest fel”, a spus Bassham. „Am putut vedea că structurile de susținere pentru paletele cu frunze păreau a fi elaborări de țepi, iar apoi anexele cărnoase au fost adăugate la capete.” Ea a spus că acest lucru a întărit ideea că ceea ce păreau a fi anexe ornamentale a evoluat din spini.
Echipa speră că punerea la dispoziție publică a secvențelor genomului dragonilor de mare va ajuta la înțelegerea modului în care au evoluat creaturile ciudate, precum și la eforturile de a le conserva. Studiul lor este publicat în Lucrările Academiilor Naționale de Științe.
Tot pe Diversnet: Ai spart un Seadragon?, Aveți grijă În Vizuina Dragonului, Ruby Seadragons fac debutul live
