МАДРИД, 25 февруари (EUROPA PRESS) -
Учените са завършили генома на антарктическия черен плавник, отваряйки генетичен прозорец към видове, които са еволюирали, за да оцелеят при минусови температури.
Изследователският екип от 22 учени, включително осем съавтори от Университета в Орегон (UO), воден от биолога Джон Постлетуейт, публикува своя доклад в списанието "Екология на природата и еволюция".
От възрастна жена изследователите картографират 30 773 кодиращи протеина гени и как те са разположени по протежение на хромозомите. Картата сочи към гените, които са се адаптирали или изчезнали, когато рибите са се аклиматизирали към увеличаване на концентрациите на кислород. когато Южният океан се охлади до сегашната средна температура от -1,67 градуса по Целзий.
Черният сом („Chaenocephalus aceratus“) принадлежи към семейство ледени риби, което отдавна озадачава учените. Липсват им функционални гени за хемоглобин, което означава, че са белокръвни и им липсва червеният протеин, който носи кислород в кръвта на всички други животни с гръбначен стълб.
Те съществуват в постоянно състояние на анемия. Те имат големи сърца и ниска минерална плътност на костите, което прави бодлите меки. При човек тези черти обикновено показват заболяване. Тези адаптации обаче помагат на рибите да оцелеят, казва Постлетуейт, почетен професор по биология и член на UO Institute of Neuroscience.
Ледените риби, казва той, са примери за това, което Чарлз Дарвин нарича „останки от древен живот“. Те се отделят от бодливите предци, губейки много от характеристиките, общи за техните родови форми, докато са еволюирали. Сред гените, които изчезнаха в средата на нощните месеци и месеците слънчева светлина в полярния регион, бяха тези, свързани с циркадните ритми.
Начините, по които се справят, отбелязва Постлетуейт, биха могли да дадат представа за здравословните проблеми на работниците в нощните смени. Според Postlethwait, многобройните адаптации, които също включват способността да се произвеждат антифриз протеини, направете ледената риба достойна за задълбочено проучване и сравнения с човешкото здраве.
"Сега, ще можем да използваме този геном, за да научим как рибите са развили тези очевидно патогенни черти в своя полза --Постлетуейт казва. Разбирането как тези черти са възникнали през еволюционното време в ледената риба може да ни помогне да разберем как възникват подобни черти: загуба на кост, намалена способност за производство на кръвни клетки, проблеми с кръвоносната система и затлъстяване при застаряващите хора по време на развитието ".
Постлетуейт повдигна идеята за изучаване на такива адаптации при даден вид, за да добие представа за механизмите на човешките заболявания и възможните нови терапии в статия, озаглавена „Останки от древен живот: генетични варианти, изследвани от естествения отбор“, публикувана през юли Брой от 2015 г. на списание „Генетика“. Малко след като е избран да получи наградата "Джордж У. Бидъл" от Генетичното общество на Америка.
СТАБИЛНОСТ НА СЪДЪРЖАНИЕТО НА 24 ХРОМОЗОМИ
В проекта за генома изследователите са събрали ледени риби с черни перки, които са средно дълги около 12 инча (30,48 сантиметра), от различни дълбочини в близост до гара Кинг Седжонг и Западния пролив Брансфийлд по Антарктическия полуостров. Заедно с геномната ДНК, взета от женската, РНК е извлечена от 12 тъкани (мозък, око, хрилете, сърце, черва, бъбреци, черен дроб, мускули, яйчници, кожа, далак и стомах), за да се разбере кои гени използва всеки орган.
Голяма част от секвенирането на ДНК е завършено от групата на съавтора Хюн Парк в Корейския институт за полярни изследвания в Инчхън, Корея, и от Уес Уорън от Вашингтонския университет в Сейнт Луис, САЩ. Последователността на РНК и генетичната карта на рибите са извършени в изследователските лаборатории на UO и в Центъра за геномика и характеризиране на клетките на UO.
Изследователите пишат, че структурата на генома и картата на връзките разкриват забележителна стабилност на съдържанието на всички 24 хромозоми сред костни риби, включително медака (японска оризова риба), европейски лаврак и черна коса, обхващаща 110 милиона години, особено в сравнение с хромозомни промени при бозайници в същия период от време. Най-голямото разминаване е свързано с гените на ледени риби и лаврак, което предполага промени в студа.
Ледените риби и други нототенидни риби претърпяха генетични промени, които произвеждат антифризни протеини, за да им помогнат да оцелеят, адаптация, открита през 70-те години от Артър ДеВрис от Университета на Илинойс в Урбана-Шампайн. Завършеното картографиране помага да се постави това откритие в геномен контекст, казват изследователите.
"Ледените риби са се развили от дънни риби, които нямат плувен мехур, орган, който се развива като нашите бели дробове, но след това губи привързаността си към фаринкса и се пълни с газ", обяснява Постлетуейт. Повечето риби, с изключение на тези, които се хранят с отдолу, те имат такъв и им помагат да запазят позицията си във водния стълб ".
Когато повечето видове риби изчезват около Антарктида, когато водите се охладят, казва той, ледените риби са се развили, за да заемат водния стълб на Южния океан. Едно от най-големите предизвикателства, пред които са изправени, добавя той, е излизането от дъното без плувен мехур.
"Те вероятно са ограничили минерализацията на вашите кости, най-плътната част от тялото ни, и натрупаните липиди, които са по-леки от водата. Това е като зехтин, плаващ върху вода в тенджера, за да готвите спагети", постави Постлетуейт като пример.