https://frosthead.com

Evolutsioonilisel kullakaevandusel all

Veider väljanägemisega harilikust käbilinnast on saanud evolutsiooniteaduse poster-loom. See on elav sild karvase sisaliku, kes oli meie eelkäija, ja imetaja vahel, kes me täna oleme. Kuid hiljuti avaldatud kammkarplaste genoom näitab, et sellel Austraalia põliselanikul on lindude, imetajate ja roomajate geenide amalgaam. Teadusuuringud tõid esile ka selle mandri erakordse tähtsuse geeniuuringutes.

"Olles evolutsioonilisest peavoolust 80 miljoni aasta jooksul ära lõigatud, on Austraalia spetsialiseerunud tõesti erinevatele taimedele ja loomadele, " ütleb Austraalia riikliku ülikooli Canberras võrdleva genoomika professor Jenny Graves. "Meie juurdepääs kängurutele ja [Tasmaania] kuraditele, draakonitele, kookaburradele ja vanadele kummipuudele annab võimaluse anda ainulaadne panus rahvusvahelisse genoomikasse."

Miljoneid aastaid tagasi, kui Austraalia triivis Gondwana-nimelisest supermaastikust, eraldusid selle taimestik ja loomastik - järeldus, mis muudab selle riigi sarnaseks tohutu evolutsioonigrupiga. Enam kui 80 protsenti Austraalia taime- ja loomaliikidest on endeemilised, mis tähendab, et nad esinevad looduslikult ainult sellel mandril. Sellesse rühma kuuluvad kaksteist õistaimede perekonda, neli lindu ja seitse imetajat, mõnel neist on ka sellised nimed nagu pika sabaga pügmi-possum ja torukonnalised putuktoidulised nahkhiired.

Seda bioloogilist pärandit on säilitatud harilikus kärestikus leiduvate geenide segust, mis koos ehhoidnaga (ehk spinaalse anteatriga) kuuluvad imetajate klassi, mida nimetatakse monotreemideks, kuna neil on paljunemiseks ja jäätmete kõrvaldamiseks ainult üks ava.

Nagu teistel imetajatel, on ka klatüübil karusnahk, termoregulaadid ja laktaadid, ehkki sellel pole nibusid (noor süles paneb ema kõhu piima üles). Kuid see muneb nagu roomajad ja linnud ning isane kammkarp kannab mürki (tagajalgade kannuses). See on veel üks omadus, mida leidub mõnel roomajal, samas kui selle sperma ja seksuaalne meik on kana omale sarnased.

Graves, kes on hariliku kärestiku genoomi projekti kaasjuht ja üks 26-st austraallasest 100 osalenud rahvusvahelise teadlase hulgast, on võitnud mitmeid teaduspreemiaid ja teda on oma loomulike liikidega seotud murrangulise töö eest nimetatud "rahvuslikuks aardeks". Seksi määramise autoriteedina on ta veetnud aastakümneid harilikku kärestikku ja seda ikoonilist marsupiali ehk känguru - ning soovitas mõlemal genoomilisi uuringuid.

Küülikukanali genoom on nüüd tehtud, saates teadusringkondade kaudu põnevust. Ja ka känguru mõistatus on kohe-kohe lahendatav ning selle looma genoomi avaldamine peaks toimuma lähikuudel.

Hariliku kaelalihase vöödilised esijalad ulatuvad ujumiseks hõlbustamiseks, kuid pööratakse maale tagasi, nii et küünised saaksid kaevata urud maapinna kallastel (CORBIS) Sukeldumisel sulgeb harilik kaelus silmad, kõrvad ja ninasõõrmed ning leiab toitu oma arve elektriliste retseptorite kaudu, mis tuvastavad väikese saaklooma liikumise (Nicole Duplaixi foto / Getty Images) Hiljuti dekodeeritud hariliku kärsa genoom näitab, et kammkarpas on lindude, roomajate ja imetajate geenid (foto viisakalt Warrawong Wildlife Sanctuary, Lõuna-Austraalia, Austraalia) Austraalia põliselanik, kammkarp väga häbelik ja teda on harva näha, va varahommikul ja õhtul (foto viisakalt Ian Elton, Healesville pühakoda, Victoria, Austraalia) Arvega nagu part, saba nagu kobras ja vööga jalad on harilik kärnkonn veidra välimusega, kuid see on oma poolveelise eluviisi jaoks hästi varustatud (foto viisakalt Ian Elton, Healesville pühamu, Victoria, Austraalia)

USA riikliku tervishoiuinstituudi (NIH) osaliselt rahastatud projekti raames lõpetasid Austraalia teadlased hiljuti känguruperekonna väikese liikme tammar wallaby DNA sekveneerimise. ARC-i känguru genoomika tippkeskuse direktor Graves ja tema kolleegid käivad selle kokkupanekul ja kasutamisel känguru bioloogia uurimisel ja oluliste inimese geenide leidmisel.

Marsupiaalsed beebid sünnivad enneaegselt ja arenevad tavaliselt emakotis, mis teeb nad hõlpsasti kättesaadavaks varajase arengu uurimiseks. "Marsupiaalid, " ütleb Graves, "on inimeste ja hiirtega tihedamalt seotud kui monotreemid. Nende genoomid on palju sarnasemad platsenta imetajate omadega; ühesuurused, sama tüüpi järjestuste jaotus, genoomiline jäljendus, monofületilised sugukromosoomid ja vähemalt X-kromosoomi inaktiveerimise versioon ".

Kuna nii ühe- kui ka üheharulised on meiega kaugelt seotud (166 miljonit aastat ühiselt esivanemalt lõhestatud harilik kärss ja 146 miljonit aastat tagasi känguru), võimaldavad nad teha selgeid geneetilisi võrdlusi. See ei kehti meie platsentade, näiteks hiirte puhul, kes on meile nii lähedal, et on keeruline kindlaks teha olulisi geenipiirkondi, mis miljonite aastate jooksul muutumatud olid.

Känguru on teine ​​marsupial, mida järjestatakse. Lõuna-Ameerika opossumiliigi genoom avaldati eelmisel aastal. Teadusringkonnad on seni avaldanud paarkümmend imetajajärjestust, kuid eeldatavasti kasvab see tehnoloogia arengu ja rahvusvahelise koostöö tulemusel dramaatiliselt. Pärast kärsakest ja känguru võiks ehhidna olla järgmine Austraalia põliselanik (see on ka Uus-Guineas), kus toimub geneetiline dekodeerimine. Adelaide'i ülikooli ARCi Austraalia teadur Frank Grützner, kes osales ka platypus projektis, on varustanud mõned ehhidenid raadiosaatjatega ja võtnud nende DNA sekveneerimiseks.

Kuid geneetiliselt ei kontrollita ainult imetajaid. Gravesi laboris vaadeldakse ka alligaatoreid, linde nagu emu ja isegi peaaegu väljasurnud roostes konna.

"Genoomika vanus on meie jaoks, kes imelike loomade kallal tööd teeb, tõesti põnev, " ütleb naine. "Me ei saanud olla õnnelikumad."

Imelik on kindlasti ka hariliku kärestiku mõiste - aborigeenide legend väitis, et see oli pardi ja vesiroti järeltulija, kuid evolutsioon on selle poolveelise eluviisi jaoks kenasti varustanud. Selle lame saba toimib ujudes roolina ja on ka lisatoidu hoiupaigaks. Selle vöödilised esijalad ulatuvad ujumiseks hõlbustamiseks, kuid maa voldimisel, võimaldades küünistest labidad kaevamiseks jõekallaste, järvede või ojade ümbruses asuvates maapõhjates. Sukeldumisel sulgeb see nii ninasõõrmed kui ka silmad ja kõrvad (sellel puudub välimine kõrvakalle). Kuid selle kindel arve otsib toitu ainulaadsete elektriliste retseptorite kaudu, mis tuvastavad väikeste saakloomade, nagu putukate vastsed, krevetid ja porikärbsed, liikumise.

Harilik kärntõbi on tõeline üksiklane: paaritus on tema ainus sotsiaalne suhtlus. Paaritusrituaaliks olnud Adelaide'i lähedal asuva Lõuna-Austraalia Warrawongi loodusloomade varjupaiga töötajad kirjeldavad seda kui kümneminutilist veetantsu, kus mees hoiab algselt naise saba suus, kui nad ujuvad ja sukelduvad läbi vee. Pärast paaritumist naaseb iga partner oma urgu.

"Arvan, et kogu kaugelt suguluses olevate loomade võrdluste kasutamise mõistlik mõte meie enda genoomide kohta on mõnikord pisut kadunud nn gee-vingumises, kui imelikes aspektides on ka täiskuu genoom, " ütleb Graves. "Võrdlev genoomika on kohutavalt võimas strateegia omaenda mineviku uurimiseks."

Veider välimusega Austraalia põliselanik ujub. (Foto: JohnCarnemolla / iStock)
Evolutsioonilisel kullakaevandusel all