https://frosthead.com

Aksolotli täielik genoom võib paljastada taastavate kudede saladuse

Kui Mehhiko lähedal asuv Xochimilco järv oli Texcoco järv ja asteegid asutasid 1325. aastal saare pealinna Tenochtitlani, õitses ümbritsevas järves suur veesalat. Aksolotlil on sügavad juured asteekide usundis, kuna jumal Xolotl, kelle jaoks loom on nimetatud, arvati olevat muutunud aksolotliks - ehkki see ei takistanud asteegidel aeg-ajalt röstitud aksolotlit nautimas. Aksolotli söömise komme jätkub tänapäevani, ehkki liik on looduses kriitiliselt ohustatud.

Salamandri päästmine loodusest, mida nimetatakse bioloogia armastatud kahepaikseks, omandab looma tähelepanuväärsete tunnuste tõttu erilise tähtsuse. Aksolotlid on neoteenilised, see tähendab, et kahepaiksed ei küpse tavaliselt täielikult nagu teised salamandri liigid, säilitades lõpused ja elades oma elu vee all nagu noorukid. Harvadel juhtudel või laboris stimuleerituna läbib aksolotl metamorfoosi ja arendab lõpusi, et asendada selle lõpusi.

Nendega ainulaadsete tunnustega kaasneb märkimisväärselt keeruline genoom, mille 32 miljardit aluspaari on umbes 3 miljardit aluspaari inimese DNA-s. Aksolotlil on suurim genoom, mis on kunagi täielikult sekveneeritud, mille valmisid esmakordselt eelmisel aastal Euroopa teadlaste meeskond. Kentucky ülikool, mis juhib Ameerika Ühendriikides axolotl-uuringuid, teatas täna, et teadlased on lisanud Euroopa jõupingutustele tervete kromosoomide järjestamise - “kokkupandud tükkide pikkuse umbes tuhandekordne suurenemine”, ütles Jeremiah Smith. Kentucky ülikooli bioloogiaprofessor. Teadlased loodavad seda uut teavet kasutada aksolotli unikaalsete võimete rakendamiseks.

Lab Axolotl Aksolotl on salamandr, millel on märkimisväärne taastumisvõime. See võib kasvatada saba, jäsemeid, seljaaju - isegi nende ajusid. (Kentucky ülikool)

Nagu teistel salamandritel, on aksolotlitel võimalus kaotades täielikult taastada kogu jäse. "Salamandritel on see ainulaadne võime taastada peaaegu kõike, mille te neist ära lõikasite, " ütleb Smith. Salamandrid suudavad taastada isegi seljaaju, silmi ja nende aju osi.

Ehkki võime tervet kätt uuesti kasvatada on inimestele kättesaamatu, võiks axolotli genoomi uurimine paljastada koe regenereerimise geneetilisi meetodeid, mida saaks kasutada meditsiinilistes uuringutes. Smith ütleb, et aksolotli regenereerimisvõime hõlmab tüvirakkude kasutamist, aga ka tundmatut meetodit vigastuse kohas olevate rakkude tekitamiseks tüvirakkudesse.

“Aksolotlid on olnud näidisliigid juba üle 150 aasta, ” ütleb Smith. Selle genoomi järjestamine, mis oli mõnele kaasatud teadlasele aastakümnete pikkune töö kulminatsioon, on tohutu verstapost, kuna see võimaldab tööl pürgida spetsiifilistesse geenide interaktsioonidesse, mis võimaldavad aksolotlidel jäsemeid uuendada. Smith ütleb, et tema meeskond töötab nüüd koos Euroopa rühmitusega, et jätkata genoomikoosseisu täiustamist ja poleerimist.

California Irvine'i ülikooli bioloogiaprofessor David Gardiner, kes on aastakümneid töötanud aksolotlitega ja uurinud regenereerimist, ütleb, et regenereerimist kontrollivad geenid ei pruugi salamandrite jaoks tingimata unikaalsed olla.

“Salamandrid pole erilised. Asi pole selles, et neil oleks spetsiaalsed regenereerimisgeenid, ”arutleb Gardiner. Ehkki salamandrid reguleerivad oma geene teistest liikidest erinevalt. Eesmärk on lõpuks leida viis geenidevaheliste radade signaalimiseks ja geneetilise materjali ning lõpuks koe regenereerimisvõime aktiveerimiseks. Selline protsess võiks olla võimalik teatud tüüpi radu aktiveeriva „nutika sideme” abil või käivitades selle protsessi geeni redigeerimise tööriistaga, näiteks CRISPR-Cas9.

Kuid "te ei saaks seda teha, kui te ei teaks, mis need piirkonnad on, " ütleb Gardiner. Ta ütleb, et Smithi ja tema kolleegide genotüübi järjestamine aitab läbi selle protsessi edasi liikuda.

Samuti loodetakse, et uuringud edendavad teadlaste teadmisi geneetikast laiemalt. "See viib meie mõistmise järgmisele tasemele, " ütleb Gardiner. Kui tegemist on regenereerimisega, huvitavad teadlasi, kuidas mõned geenid võivad tuhandeid aluspaare eemal mõjutada ja teistega suhelda.

Axolotli teadlased Drs. Jeramiah Smith ja Randal Voss Kentucky ülikooli laboris. (Kentucky ülikool)

Smith ja tema meeskond on seda uut genoomikaarti juba kasutanud, tuvastades geeni, mis põhjustab südamepuudulikkuse tekkimist aksolotlide hulgas. "Põhimõtteliselt ei arenda nad varakult oma südant korralikult, " räägib Smith. Selle defekti eest vastutavate geenide tundmine aitab teadlastel mõista, mis võib inimestel põhjustada teatud südameprobleeme.

Teos mõjutab ka konserveerimist. Kuigi aksolotl võib geeniteadlaste teatud alamhulga laborites olla üsna tavaline, on salamandril looduses ainulaadses elupaigas tegelikult suur surve. Kui Asteekide impeerium langes hispaanlaste kätte, muutsid eurooplased põlise metropoli Mehhikosse. Sellest ajast alates on linnapiirkond laienenud, sageli Mehhiko orus levinud märgala elupaiga arvelt.

Tänapäeval on Xochimilco järv Texcoco järve vari. Asub Mehhiko kaguosas. Piirkond on populaarne linna turistide ja näitlejate seas, kes rendivad kanali piirkonnas paate. Rahvusvahelise looduskaitseliidu andmetel ohustavad linnaveereostus, kaubanduslik areng, jahindus, kliimamuutused ja invasiivsed liigid kõik Xochimilco järve kanalites järelejäänud metsikut aksolotl-populatsiooni.

Mehhiko Riikliku Autonoomse Ülikooli bioloog Luis Zambrano, kes töötab aksolotlitega, ütleb, et genoomitöö suurendab kahepaiksete looduskaitse olulisust.

"Aksolotlid võivad tankides ellu jääda, kuid selle varieeruvust saab vähendada, kuna populatsiooni arv ja päritolu on piiratud, " ütleb Zambrano meilisõnumis. "Looduslike populatsioonide üldine varieeruvus [on] muutunud väga oluliseks, kui tahame kasutada seda salamandri genoomi. kui süsteemi, mis suudab aidata inimeste tervist. ”

Asteegid teadsid aksolotli taastavat jõudu ja nad omistasid selle Xolotli poolt imbunud võimule. Nüüd on selle näiliselt jumaliku võime saladuse tõelise mõistmise suurim takistus oht, mida me seame sellele loomale, kellelt me ​​loodame õppida.

Aksolotli täielik genoom võib paljastada taastavate kudede saladuse