Dlaczego pozornie identyczne zwierzęta mogą mieć różne genomy?

Logicznie rzecz biorąc, można by tak pomyśleć Zwierzęta to Wydaje się, że chodzi o to samoGdyby znaleziono je w różnych częściach świata, należałyby do tego samego gatunku Będą mieli ten sam genom. Jednak nasze ostatnie badanie wykazało, że tak Nie zawsze tak jest.

Odkrycia tego dokonano dzięki małemu Zooplankton Z typów Oecoplora dioicaktóry wykorzystaliśmy jako model do zrozumienia ewolucyjnego pochodzenia rodziny genów, do której należą ludzie, zwanej Liny.

To morskie stworzenie żyjące w ciepłych morzach jest tematem naszej rozmowy Materiał naukowyopublikowane w Badania genomu. Jest to wynik wieloletnich wspólnych badań prowadzonych przez laboratorium Katedra Genetyki, Uniwersytet w Barcelonie i IRBioWe współpracy z Okinawa Institute of Science and Technology oraz innymi japońskimi i europejskimi uniwersytetami.

Poprzez sekwencjonowanie genomów próbek Oecoplora dioica Z trzech odrębnych regionów (Morze Śródziemne, Pacyfik i Wyspy Okinawa) dokonaliśmy zaskakującego odkrycia: w każdym z nich tak było Radykalnie innyChociaż nie ma wyraźnych różnic w wyglądzie.

Nasze odkrycia postawiły nowe pytania: dlaczego te duże różnice genetyczne nie przekładają się na wyraźne zmiany w genach? Wygląd fizyczny od zwierząt? Czy jest możliwe, że okazy, choć wyglądają tak samo, pochodzą z odległych miejsc? Mogą należeć do różnych typów?

Nasuwa się także pytanie, czy w przypadku niektórych organizmów należy zachować ostrożność w posługiwaniu się pojęciem „Genom referencyjny„dla całego gatunku bez uprzedniego rozważenia możliwości wykrycia znaczących różnic genomowych pomiędzy organizmami z różnych środowisk.

Aby odpowiedzieć na wszystkie te pytania, musimy zrozumieć genom jako rodzaj… podręcznikZawiera wszystkie instrukcje genetyczne rządzące organizmem.

Składa się z różnych części ChromosomyKtóry z kolei zawiera Tysiące genów. Są to podstawowe jednostki informacji genetycznej, które określają wszystkie cechy każdego osobnika Jest dziedziczona z pokolenia na pokolenie.

Ponieważ są one powtarzane przez tysiące pokoleń, w genomach kumulują się zmiany, co jest znane jako Mutacje. Powoduje to, że informacja genetyczna w każdym genomie zmienia się z pokolenia na pokolenie, a gdy informacja ta zmieni się tak bardzo, że organizmy nie będą mogły łączyć się w pary i rozmnażać, Tworzony jest nowy typ.

To nagromadzenie zmian genetycznych To podstawa ewolucjiJest niezbędny do powstawania i wzrostu nowych gatunków Bioróżnorodność Z planety.

Jeśli porównamy organizację genomu do organizacji książki lub… podręcznikKażdy chromosom reprezentuje segregację. Natomiast tysiące zdań wypełniających każdy rozdział informacjami będą genami rozmieszczonymi wzdłuż chromosomów.

Jeśli porównasz instrukcje dwóch różnych figurek Lego, możesz się spodziewać, że je znajdziesz Różnice istotne statystycznie Między sobą, nawet w strukturze Klasy (chromosomy)w ich kolejności Wielbłąd (geny) I w nim Znaczenie (mutacji).

Podobnie, jeśli porównasz instrukcje dotyczące budowy tej samej figurki Lego Różne części świataNie spodziewaj się, że znajdziesz duże różnice między dostarczonymi instrukcjami.

Jednak w tej analogii nieoczekiwanym rezultatem było to, że porównując genomy „tych samych” organizmów z różnych części świata, Byli inni. Rozmieszczenie większości genów na chromosomach jest w zupełnie innej kolejności, czasem nawet innej Przeskakiwanie z jednego chromosomu na drugi.

To jakby czytać dwie różne instrukcje obsługi Lego, gdzie każdy może Kroki i instrukcje są zupełnie inne, ale mimo to, w ten czy inny sposób, otrzymasz tę samą liczbę. To odkrycie stawia nas przed nowym wyzwaniem w zrozumieniu przyczyny tego rozróżnienia Rearanżacja genomów Nie przekłada się to na istotne różnice fizyczne pomiędzy gatunkami.

Jednocześnie doprowadziło nas to do podejrzeń, że zwierzęta z różnych miejsc mogą należeć do różnych miejsc Niejednoznaczne typyZwierzęta, choć wyglądają bardzo podobnie, tak naprawdę należą do różnych gatunków. Gatunki te są najwyraźniej podobne Nie mogą się łączyć w pary ani wydawać płodnego potomstwa.

W rzeczywistości wyniki naszych wstępnych eksperymentów, na których wykorzystano próbki z… Oecoplora dioica z Okinawy i Osaki wskazują, że tak jest, ponieważ próbki pochodzą z dwóch różnych regionów Nie mogą się ze sobą rozmnażać.

Wszystko to sugeruje, że to, co do tej pory uważaliśmy za jeden gatunek o kosmopolitycznym (lub kosmopolitycznym) rozmieszczeniu, w rzeczywistości jest Dziesiątki, a nawet setki różnych tajemniczych gatunków Rozsiane po oceanach świata.

Jest to również ważny wniosek podczas indeksowania Bioróżnorodność Z naszej planety. To jeden z celów.”Biologia Księżyca„Z projektu Genom biologiczny Ziemiktórego celem jest sekwencjonowanie genomów Wszystkie typy eukariontów na Ziemi W następnej dekadzie.

Nasze odkrycia pokazują, że w przypadku niektórych organizmów możemy nie być w stanie zidentyfikować A Jeden genom referencyjny Dla wszystkich typów. Oznacza to, że różnorodność biologiczna i liczba gatunków na planecie Mógłby być znacznie większy Niż wcześniej sobie wyobrażaliśmy.

*Cristian Canistro jest profesorem i badaczem genetyki na Uniwersytecie w Barcelonie.

*Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w dniu Rozmowa.