Bilim adamları, hipokampus genomunun özelliklerini ve çevresel uyumun evrimsel mekanizmasını ortaya koyuyor
Uluslararası akademik dergi "Nature" ın ana sayısı, 15 Aralık'ta, Güney Çin Deniz Oşinoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi ve Almanya, Singapur ve BGI'daki deneylerde araştırmacı olan Lin Qiang'ın araştırma grubu tarafından yönetilen uzun bir kapak makalesi (Makale) şeklinde çevrimiçi olarak yayınlandı. Araştırma makalesi Denizatı genomu ve özel morfolojisinin evrimi ("Hipokampus genomu ve özel morfoloji evrim mekanizması") laboratuvar tarafından ortaklaşa tamamlandı. Hipokampusun ilk tam genom analizine dayanan bu çalışma, kıyı okyanusu, adalar ve resiflerdeki hipokampüsün uzun vadeli uyarlanabilir evrimsel özelliklerini ortaya çıkardı. Bu araştırmanın, Nature ana dergisinde yayınlanan balık araştırmaları üzerine ilk makale olduğu bildirildi.
Hipokampus Chordata, Hydrasidae ve Hippocampus filumuna aittir.Özel vücut şekline sahip bir balıktır.Dünya okyanuslarında yaygın olarak bulunur.Deniz ekosisteminde önemli bir çevresel gösterge türü olarak kabul edilir, özel tıbbi etkileri ile övülür. Şangay atlarının eşsiz erkek ebeveynliği ve tuhaf çiftleşme davranışları ile birleşen deniz "ginsengi", bilim camiasından her zaman büyük ilgi görmüştür. Lin Qiangın araştırma ekibi, hipokampusun, tüm genom veri analizi yoluyla tüm genomla (Şekil 1) balıklar arasında en hızlı gelişen tür olduğunu buldu ve hipokampustaki çevresel adaptasyonla ilgili genlerin uzun vadeli evrim sırasında önemli ölçüde küçüldüğünü buldu. Örneğin, koku alma reseptör genlerinin (OR'ler) sayısı sadece 26 iken, diğer balıklarda 60-169 kadar çok bulunur; salgılayan kalsiyum bağlayıcı fosfoprotein (SCPP) esas olarak kemik, diş minesi ve dentin oluşumunda rol oynar. Hipokampusta ciddi şekilde eksik, sadece iki tanesi kaldı. Aynı zamanda, çalışma hipokampüsün kodlamayan düzenleyici unsurlarının (CNE'ler) genel bir analizini yaptı ve hipokampusun CNE'sinin diğer bilinen balıklardan daha ciddi şekilde eksik olduğunu buldu.Transgenik araştırma ayrıca vücutla ilgili Hox geni CNE'sinin kaybını doğruladı. Hipokampus düzenleyici bir rol oynar.
Deniz ejderhaları, "erkek ebeveynlik" davranışına sahip olduğu bilinen tek türdür. Araştırmacılar, hipokampus bebek torbasıyla ilgili yeni bir gen olan pastn geninin amplifiye edildiğini ve spesifik yüksek ekspresyona sahip olduğunu keşfettiler.Kılıçkuyruk balığının (platyfish) c6ast gen ailesinin de benzer bir yapıya ve aynı pastn gen kombinasyonuna sahip olmasına rağmen, hipokampus Pastn geninin bir "bağımsız evrim" modeli vardır; pastn gen duplikasyonunun gen eşleştirme mekanizması, bebek çantasının doğumu ve onun erkek hamileliği (Şekil 2) sırasında, hipokampusta erkek ebeveynliğin gizemini ortaya çıkaran yeni işlevsel özellikler sergiler. Büyük bir atılım yapıldı.
Hipokampal pelvik yüzgeç degradasyonunun mekanizması üzerine yapılan araştırmalar da bu makalenin önemli noktalarından biridir. Araştırmacılar, hipokampusun ve diğer balıkların tüm genomunu karşılaştırarak, hipokampüste tbx4 geninin bulunmadığını buldu.CRISPR / Cas9 tbx4 - / - doğrulamasına göre, zebra balıklarının pelvik yüzgeçleri nakavt sonrasında tamamen kayboldu, ancak vücutla ilgili diğer özellik değişikliklerine neden olmadı. Böylece, tbx4 geninin kaybının gerçekten de hipokampustaki eksik pelvik yüzgeçlerin anahtar nedeni olduğunu ortaya koyuyor. Bu çalışmanın sonuçları, balıkların evriminde pelvik yüzgeç kaybının moleküler mekanizmasını aydınlatmak için önemli ipuçları sağlayacaktır (Şekil 3) ve hipokampusun biyolojik özelliklerini ve deniz balıklarının evrimsel durumunu anlamak için insanlar için büyük önem taşımaktadır.
Özetle, Lin Qiang ve işbirlikçi araştırma ekibi, dünyadaki hipokampusun tüm genom çalışmasının tamamlanmasında başı çekerek hipokampusun hızla gelişen bir tür olduğunu ortaya koydu ve bebek torbasının oluşumunu ve gebelik sürecini genetik seviyeden tartışarak hipokampal erkeği ortaya çıkardı. Ebeveynliğin gizemi; aynı zamanda ekip, deniz balıklarının evrimi için uluslararası araştırma yaylasını hedefledi ve ilk kez deniz atına özgü vücut tipinin evrim mekanizmasını netleştirerek, insanların deniz balıklarının evrimsel durumunu ve çevresel uyumluluğunu yeniden anlamaları için yeni bir bakış açısı açtı. Deniz biyolojisinin gelişimini desteklemek büyük önem taşımaktadır.
Bu araştırma çalışması, Ulusal Üstün Gençlik Fonu Projesi (41322038), Çin Bilimler Akademisi Pilot Projesi (XDA13020103) ve "863" Genç Bilim İnsanı Projesi (2015AA020909) tarafından finanse edildi.
Doğa kapak kağıdı (Denizatı: Dörtnala Evrim)
Şekil 1: Hipokampusun özel boyutu ve evrim hızı
Şekil 2: Hipokampal c6ast gen ailesindeki pastn genlerinin duplikasyonu ve düzenleme modeli
Şekil 3: CRISPR / Cas9 tbx4 - / - zebra balığı nakavt deneyi, tbx4 geninin kaybının hipokampal pelvik yüzgeci kaybına yol açtığını ortaya koymaktadır.
