"Karanlık" veya "Aydınlık", iki tür yaşam isteğe göre değiştirilebilir
Amfibiler, omurgalıların evrimsel tarihinde benzersiz bir konuma sahiptirler.Suatikten karaya geçişli bir grupturlar. Çoğu anuranın büyümesi ve gelişmesine genellikle sucul ortamdan karaya geçiş eşlik eder, bu da birçok çevresel faktörde (sıcaklık, oksijen içeriği, ışık vb.) Büyük değişikliklerle karşılaşmaları gerektiği anlamına gelir. Bu nedenle, amfibilerde birçok karmaşık ve ilginç çevresel uyum fenomeni vardır.
Mağarada yaşayan amfibilerin "siyah beyaz" yaşam öyküsü
Mağara adaptasyonu aşırı bir biyolojik fenomendir.Karanlık veya loş ortamlara uzun süre maruz kalmaları nedeniyle, oyuk hayvanlarda genellikle kaynak tüketimini azaltmaya ve kaynakları yetersiz mağara ortamlarına uyum sağlamaya yardımcı olan bir pigment eksikliği fenotipi (şeffaflık) vardır. Bunlar arasında, Çin'in Guangxi kentindeki Meksika sazan balığı (Astyanax mexicanus) ve Anshui altın iplik sazanı (Sinocyclocheilus anshuiensis) dahil olmak üzere mağara balıkları üzerinde çalışılmaktadır.Bu hayvanlar, aşırı ortamlarda evrim ve adaptasyonu incelemek için benzersiz bir bakış açısı sağlar. Aslında mağara adaptasyonu Amphibians Anura'da da var. Oreolalax rhodostigmatus iribaşları, mağarada yaşayan amfibilerin temsilcileridir.Karanlık mağaraların yin nehrinde yaşarlar.Parlak ve renksiz derileri ve daha az bozulmuş gözleri vardır.Gerçek mağara hayvanları olmalıdırlar. Larvaların aksine, kırmızı benekli yetişkin kurbağa çoğu zaman koyu tenli mağaranın dışında aktiftir ve yalnızca misafir bir hayvan veya mağarada yaşayan bir hayvandır. Bu larvanın tamamen karanlık bir ortama uyum sağlaması ve yetişkinin aydınlık bir ortama adapte olması olgusu çok benzersizdir Bu benzersiz hayatta kalma stratejisine ulaşmanın genetik temeli çok ilginçtir.
Şekil 1 Toad dentata'nın yaşam öyküsü ve cilt pigmentinin tepki modeli.
Gömülü hayvanlarda pigment eksikliğinin genetik mekanizması nedir?
Sürüngenlerin, amfibilerin ve balıkların en az iki vücut rengi düzenleme yoluna sahip olduğu bilinmektedir: fizyolojik seviye pigment regülasyonu ve morfolojik seviye pigment regülasyonu. Fizyolojik seviye pigment regülasyonunun özü, pigment hücrelerinde kromozomların dağılması (koyu ten tonu) ve agregasyonu (açık ten tonu) işlemidir.Pigment hücrelerinin çoğalmasını ve melanin sentezini içermez. Açık ten rengi değişiklikleri için sadece birkaç saat sürer. . Morfolojik seviyedeki renk değişimi, pigment hücrelerinin bölünmesine, proliferasyonuna / apoptozuna ve melanin sentezine / klirensine bağlıdır Açık renk değişiklikleri genellikle birkaç gün hatta haftalar alır. Mağara balıklarında pigment eksikliğinin genetik temeli, pigment sentezi ile ilgili genlerin mutasyonudur, yani pigment düzenleme mekanizmasının morfolojik seviyesinin işlevi azalır veya kaybolur; bu nedenle, mağara balığı, hafif bir ortamda bile pigment eksikliği fenotipini hala korur. Mağara ortamındaki pigment eksikliği, mağara balıklarının ve kırmızı benekli kurbağa kurbağalarının ortak bir özelliği olmasına rağmen, genetik mekanizmalarında büyük farklılıklar olabilir.Bunun nedeni, kırmızı benekli kurbağa iribaşlarının doğal ışığa 15 saat maruz kaldıktan sonra şeffaf olmalarıdır. Gri-siyah olacak. Öyleyse, pigment eksikliğinin ve kırmızı benekli kurbağanın hızlı ışık kaynaklı kararmasının mekanizması nedir?
Çin Bilimler Akademisi Chengdu Biyoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar, kurbağa yavrusunun ışığa bağlı cilt melanizasyon sürecini inceledi. Şaşırtıcı bir şekilde, deri pigment morfolojisindeki değişiklikler ve ilgili genlerin ekspresyon paternleri (pigment nakli ile ilgili genler, pigment sentezi ile ilgili genler, melanosit işaretleyici genler, transkripsiyon faktörü MITF, vb.) Hepsi kırmızı benekli kurbağanın hızlı melanizasyonunun morfolojik seviyeye ait olduğunu gösterir. Pigment ayarı. Bu, kırmızı benekli kurbağanın morfolojik seviye pigment düzenleme sisteminin, hem karanlık koşullarda (mağara balığına benzer) pigment eksikliğinden hem de ışık koşullarında (mağara olmayanlara göre) hızlı kararmadan sorumlu olabileceğine dair ilginç bir sonuca götürür. Uyarlanmış kurbağa yavruları daha etkilidir). Bu görünüşte birbiriyle çelişen pigment sentezi ihtiyacını nasıl bir genetik temel koordine etti?
Şekil 2 Sıcaklık değiştiren omurgalıların pigment düzenleme yolları ve kurbağaların ışığa bağlı pigment tepkisi.
"Siyah veya beyaz" pigment mutasyonu
Araştırma ekibi önce doğadaki bilinen renk mutasyonu fenotiplerinin genetik temelini anlıyor. Hayvanların pigment kaybı ve albino fenotipi, esas olarak pigment senteziyle ilişkili genlerdeki mutasyonların neden olduğu işlev kaybı veya azalmasından kaynaklanır ve çoğu melanizasyon fenotipi, esas olarak melanosit ile uyarılan hormon reseptörlerinin (MC1R) aktivitesindeki değişikliklerden kaynaklanır. MC1R, fizyolojik seviye ve morfolojik seviyenin düzenlenmesi için ortak bir sinyal reseptörüdür.-MSH ligandı tarafından aktive edilmesinin yanı sıra belirli bir arka plan aktivitesine de sahiptir. MC1R'nin aktivitesi esas olarak ikinci ve üçüncü transmembran helislerinin yük seviyeleri ile belirlenir Bu bölge aynı zamanda ligand a-MSH'nin bağlanma bölgesidir. Bu bölgedeki net pozitif yükteki artış, MC1R'nin arka plan aktivitesini, a-MSH'nin pozitif yükünü taklit edecek şekilde geliştirir, ancak aynı zamanda, a-MSH'ye tepkisi ve afinitesi azalır. Mevcut çalışmalar, çeşitli hayvanların melanizasyon fenotiplerinin, MC1R'nin ikinci ve üçüncü transmembran sarmal mutasyonlarının neden olduğu artmış arka plan aktivitesi ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Bu bölgedeki negatif yükteki artış, pigment eksikliğine veya albino fenotipine yol açar mı? Şimdiye kadar, MC1R pozitif elektrifikasyon mutasyonuna dayalı melaninize edici fenotip yaygın olarak bildirilmiş olmasına rağmen, MC1R negatif elektrikleştirici mutasyon rapor edilmemiştir ve bunun neden olabileceği fenotip bilinmemektedir. Ek olarak, bilinen pigment mutasyonu fenomeni tamamen kararma veya beyazlaşma / şeffaflığa işaret eder ve kırmızı benekli kurbağa pigment stratejisine benzer birkaç "çift yönlü" fenomen vardır.
Şekil 3 Pigment değişikliklerinin genetik temeli ve MC1R'nin fonksiyonel özellikleri.
Kırmızı benekli dişli kurbağa her iki yöntemi de nasıl geliştirir ve "karanlığa" ve "ışığa" kadar nasıl yaşar?
Araştırma ekibi, Toad scoparia'nın pigment sentezi ve düzenlenmesi ile ilgili genlerin dizisini analiz etti ve yalnızca MC1R geninin dizisinin diğer türlerden önemli ölçüde farklı olduğunu buldu. En büyük özelliği, ikinci ve üçüncü transmembran sarmal bölgelerinde 4 amino asit kaymasız delesyonun olmasıdır.Bu fragman silinmesi, kırmızı benekli kurbağanın ikinci ve üçüncü açıklıkları ile sonuçlanan, korunmuş bir pozitif yüklü bölgeyi kapsar. Zarın spiral bölgesindeki net negatif yük artar. Aynı zamanda, bu parçanın ve diğer amino asit mutasyonlarının silinmesi, "ASP × × × Asp × × Asp × ×" nin bir dizi negatif yüklemesine yol açtı. Protein üç boyutlu modelleme yoluyla, fragman delesyonunun kırmızı benekli kurbağa MC1R'nin üçüncü transmembran sarmalının hücre dışı olarak genişlemesine neden olduğu ve aynı zamanda ligand cebinde seri halinde düzenlenmiş 3 Asp kalıntısını (diğer amfibilerde sadece 1'i çalışılmıştır) oluşturduğu bulunmuştur. Negatif yüklü tuzak benzeri bir yapının oluşumunda. Açıktır ki, bu yapısal değişiklik kırmızı benekli kurbağa MC1R'nin arka plan aktivitesini azaltırken, ligand a-MSH için afinite artar, yani liganda bağlı aktivite artar. Bu, kırmızı benekli kurbağanın pigment sisteminin neden aynı anda mağara ortamındaki pigment eksikliğini ve ışığın neden olduğu hızlı pigment sentezini tatmin edebildiğini açıklıyor.
Şekil 4 Kırmızı benekli kurbağanın MC1R amino asit fragmanı, fonksiyonel özellikleri ve pigment adaptasyon stratejisinin eksikliği.
Kırmızı benekli kurbağa larvalarının hayatta kalma stratejisi ve yetişkin habitat farklılaşması, türlerin hayatta kalmasına ve rekabetine elverişli olan daha zengin yiyecek ve aktivite alanı elde edebilir ve MC1R'nin fragman delesyonu ve amino asit mutasyonu, pigment regülasyonu açısından bu karmaşık hayatta kalma stratejisini sağlar. Kuruluş. Bu çalışma, MC1R mutasyonu ile amfibi pigment adaptasyonu arasındaki ilişkiyi ilk kez ortaya çıkardı ve karmaşık yaşam öyküsü olan hayvanların renk adaptasyon mekanizmasına yeni bir bakış açısı sağladı.
